一种玻璃边缘应力检测仪的制作方法

1.本实用新型涉及光学检测设备，具体而言，涉及一种玻璃边缘应力检测仪。


背景技术：

2.玻璃板是日常生活和工业生产中都常见的材料。玻璃在成型和后续深加工的过程由于弯曲、不均匀冷却等原因会产生应力。由于玻璃的应力双折射特性，可以通过测量偏振光的光程差的方式来计算玻璃边缘部分的应力状态。玻璃应力检测仪是通过检测玻璃表面的双折射现象来检测玻璃表面应力的光学检测设备。目前市场上已有较为成熟的玻璃表面应力检测仪。
3.然而，针对玻璃边缘部分的应力检测，目前尚没有合适的检测装置。而玻璃在成型和加工过程中通常在边缘会产生压应力，在边缘附近产生拉应力，应力随着位置而发生变化。随着拉应力变大，玻璃强度降低，自爆的风险加大，需要检测控制玻璃边缘的应力，以提高强度，降低自爆的风向。
4.目前，亟待一种适于检测玻璃边缘应力的应力检测仪。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种玻璃边缘应力检测仪，其能够至少部分地弥补现有技术中的不足。
6.根据本实用新型实施例，提供了一种玻璃边缘应力检测仪，其包括：
7.照明单元，其包括光源和起偏器，所述起偏器接收来自所述光源的光并使之成为线偏振光，其中所述起偏器的偏振方向与垂直于光轴的彼此正交的x轴和y轴成大致45
°
夹角；
8.检测单元，其包括沿光路依次设置的光楔和检偏器，所述光楔设置为使得其引入的相位差沿所述x轴变化并且沿所述y轴不变，所述检偏器具有与所述起偏器相同或正交的偏振方向；以及
9.检测开口，形成在所述照明单元和所述检测单元之间，用于沿基本上垂直于光轴的方向接收待检测玻璃的边缘，并使得所述待检测玻璃的边缘平行于所述x轴方向定位。
10.优选地，所述照明单元还包括匀光板，其设置在所述光源与所述起偏器之间。
11.优选地，所述检测开口的一侧设置有定位块，所述定位块具有垂直于所述y轴的定位面，用于供所述待检测玻璃的边缘抵靠。
12.优选地，所述检测开口具有垂直于光轴的扁平形状。
13.所述玻璃边缘应力检测仪还可以包括壳体，优选地所述壳体包括上下相对设置的上壳体和下壳体，所述照明单元设置在所述下壳体中，所述检测单元设置在所述上壳体中，并且所述上壳体与所述下壳体之间形成所述检测开口。
14.优选地，所述上壳体与所述下壳体在所述检测开口的一侧彼此连接，并且所述检测开口的所述一侧设置有定位块，所述定位块具有垂直于所述y轴的定位面，用于供所述待
检测玻璃的边缘抵靠。
15.优选地，所述上壳体的底表面和所述下壳体的顶表面中的至少一者形成为垂直于光轴的平面。
16.优选地，所述玻璃边缘应力检测仪还包括观测装置，所述观测装置设置在所述检测单元的下游，用于观测经由所述检测单元形成的干涉条纹。
17.优选地，所述玻璃边缘应力检测仪还包括滤光片，所述滤光片设置在所述光源和所述观测装置之间。
18.优选地，所述玻璃边缘应力检测仪还包括滤光片切换装置，用于移动所述滤光片，使之在位于光路中的第一位置和离开光路的第二位置之间切换。
19.优选地，所述玻璃边缘应力检测仪还包括壳体，所述壳体包括上下相对设置的上壳体和下壳体，所述照明单元设置在所述下壳体中，所述检测单元和所述观测装置设置在所述上壳体中，并且所述上壳体与所述下壳体之间形成所述检测开口。
20.优选地，所述观测装置包括图像获取装置，所述图像获取装置获取经由所述检测单元形成的干涉条纹的图像。
21.根据本实用新型实施例能够针对玻璃边缘应力实现便捷、准确的检测。
附图说明
22.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
23.图1为根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪的一个示例的一立体图；
24.图2为根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪的光学系统的示意性原理图；
25.图3为图1所示玻璃边缘应力检测仪的另一立体图；
26.图4为图1所述玻璃边缘应力检测仪的侧视图；
27.图5为可用于根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪的计算单元的示例性处理方法的示意图；
28.图6、图7和图8为根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪所检测到的第一图像、第二图像和第三图像的示例；
29.图9示出了利用根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪获得的玻璃边缘应力值曲线的一个示例。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.以下参照图1至图4介绍根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪1。图1以立体图透视图示出了根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪1。图2为根据本实用新型
实施例的玻璃边缘应力检测仪的光学系统的示意性原理图。图3和图4为玻璃边缘应力检测仪1的另一立体图及侧视图。
33.如图1所示，玻璃边缘应力检测仪1包括照明单元10、检测单元20和形成在照明单元10与检测单元20之间的检测开口30。
34.照明单元10包括光源11和起偏器12，起偏器12接收来自光源11的光，并使之成为线偏振光。参见图2，起偏器12的偏振方向p1与垂直于光轴(图中所示z轴方向)的彼此正交的x轴和y轴成大致45
°
夹角。光源11可以采用白光光源。为了提供较大的照明范围以实现对玻璃边缘的较大区域的检测(而非单点检测)，光源11优选形成为提供近似面光源照明。例如，光源11可以包括发光器件的阵列，例如led阵列。更优选地，如图1所示，照明单元10还可以包括匀光板13，匀光板13设置在光源11与起偏器12之间。
35.检测单元20包括沿光路依次设置的光楔21和检偏器22。光楔21设置为使得其引入的相位差沿x轴变化并且沿y轴不变。换句话说，光楔21的楔角轴线平行于y轴，光楔21的例如厚度或者折射率沿着x轴方向变化，沿着y轴不变。光楔21例如可以采用石英楔。在图1所示示例中，检偏器22为形成在光楔21表面上的偏振膜。应该理解的是，检偏器22也可以形成为与光楔21分立的元件。如图2所示，检偏器22的偏振方向p2与起偏器12的偏振方向p1相同。在其它情况下，检偏器22的偏振方向p2也可以与起偏器12的偏振方向p1成90
°
角(即正交)。
36.检测开口30形成在照明单元10和检测单元20之间。如图4中更清楚地显示的，检测开口30形成为沿基本上垂直于光轴的方向接收待检测玻璃g的边缘b(见图4)，并使得待检测玻璃g的边缘b平行于x轴方向定位。如图3和图4中更加清楚地示出的，检测开口30优选具有垂直于光轴(光轴沿图中所示z轴方向)的扁平形状。
37.返回参照图2，光从光源11出射后，经过匀光板13形成均匀的照明光；该照明光经过起偏器12形成与x轴、y轴成大致45
°
角的线偏振光(可以分解为沿x轴方向和沿y轴方向的线偏振光)；该线偏振光经过待检测玻璃g的边缘b之后，沿x轴方向的线偏振光和沿y轴的线偏振光引入由于玻璃边缘的应力双折射效应而造成的第一光程差dl1。检测出第一光程差dl1，就能对应地计算出玻璃边缘的应力。
38.继续参照图2，上述引入了第一光程差dl1的光被光楔21接收，在经过光楔21之后，进一步引入由光楔21带来的第二光程差dl2。光楔21引入的光程差dl2沿着x轴方向增加，而沿y轴方向不变。经过检偏器22后，总光程差dl＝dl1+dl2为波长n倍(n为整数)的位置上形成亮点，总光程差为波长n+1/2倍的位置上形成暗点。亮点连线形成亮条纹，暗点连线形成暗条纹，从而形成能够观测到的干涉条纹。
39.根据条纹的亮度关系可以识别出各个条纹的级次，从而获得对应的总光程差dl的值。已知总光程差dl的情况下，还需要计算该点光楔21引入的第二光程差dl2。由于假设光楔角度为定值，所以可以利用具有已知光程差的波片通过插值来计算任意x轴位置上的光楔21引入的第二光程差。举例而言，可以在检测开口30中分别插入两个具有已知光程差的波片，得到两幅干涉条纹的图像，确定相同预定级次的条纹在两幅干涉条纹图像中的x轴坐标，即坐标x’、x”；然后由dl2＝dl-dl1公式(此时dl1为波片引入的光程差)，可以得到坐标x’、x”处光楔21引入的光程差。通过插值，就得到任意x轴位置x处的光楔21的第二光程差dl2。然而，应该理解，本技术的应力检测仪和检测方法并不限于采用上述插值方法计算光
楔引入的光程差。
40.已知总光程差dl和第二光程差dl2后，就可以得到第一光程差dl1，即待检测玻璃g的边缘b上的某点位置引入的光程差。第一光程差dl1除以玻璃g厚度，再除以玻璃g的光弹系数，即可得到该点应力值。
41.优选地，如图3和图4所示，检测开口30的一侧设置有定位块40，定位块40具有垂直于y轴的定位面40a，用于供待检测玻璃g的边缘b抵靠，从而更加方便、稳定地将待检测玻璃g的边缘b定位成平行于x轴方向。
42.根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪1中，将检测开口30设置为使得待检测玻璃g的边缘b能够定位成平行于x轴方向，与此同时，光楔21设置为其引入的光程差沿x轴方向变化而沿y轴方向不变，这使得根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪1能够在沿y轴方向的一定宽度范围内对应力进行检测，从而能够准确、便捷地对玻璃边缘随着相对于边沿(玻璃最外侧的沿)的距离增大而变化的应力(从压应力变为拉应力并且应力大小也发生变化)。
43.返回参照图1，玻璃边缘应力检测仪1优选地还包括观测装置50，观测装置50沿光路设置在检测单元20的下游，用于观测经由检测单元20形成的干涉条纹。在图1所示示例中，观测装置50包括图像获取装置，例如相机，该图像获取装置获取经由检测单元20形成的干涉条纹的图像。在其它示例中，观测装置50也可以是例如在视场中设置有沿x轴和y轴的位置标尺的目镜系统。
44.优选地，玻璃边缘应力检测仪1还可以包括滤光片f(见图2，图1中未示出)。滤光片f可以设置在光源11和观测装置50之间的任意位置上。滤光片f仅允许相对于光源11而言的较窄波长范围的光通过，从而使得观测装置50能够观测到的干涉条纹数量更多，有利于提高光程差的计算精度。
45.优选地，玻璃边缘应力检测仪1还可以包括滤光片切换装置(未示出)，用于移动滤光片f，使之在位于光路中的第一位置和离开光路的第二位置之间切换。这允许使用者根据需要而选用不同的干涉条纹图像，提供更多的灵活性。
46.再次参照图3和图4，玻璃边缘应力检测仪1包括壳体90，壳体90优选地包括上下相对设置的上壳体91和下壳体92。对照地参照图1和图3，在图示示例中，照明单元10设置在下壳体92中，检测单元20设置在上壳体91中，并且上壳体91与下壳体92之间形成检测开口30。
47.如图3和图4所示，上壳体91与下壳体92可以在检测开口30的一侧彼此连接。检测开口30的该侧优选设置定位块40，定位块40的定位面40a用于供待检测玻璃g的边缘抵靠。
48.优选地，如图4所示，下壳体的顶表面92a形成为垂直于光轴的平面。这样在进行检测时，可以方便地将待检测玻璃g的边缘放在顶表面92上并保持垂直于检测光路的光轴，有利于提高操作的便利性和检测的准确性。
49.优选地，如图1所示，观测装置50也设置在上壳体91中。此外，玻璃边缘应力检测仪1中还可以进一步设置反射镜m，以对光路进行偏折，形成折叠光路。这样可以节约空间，有利于实现小型化。
50.在图1所示示例中，观测装置50为图像获取单元(例如相机)，并且图像获取单元获取的图像通过图像输出接口50a可以发送给计算设备进行处理和计算，从而计算得到待检测玻璃边缘的应力值。
51.尽管未示出，但是根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪1可以进一步包括计算单元，该计算单元基于图像获取单元(观测装置)50所获取的图像计算待检测玻璃g的边缘b的应力。计算单元(未示出)可以集成在壳体90中，也可以是分立设置的单元。例如，在图1所示示例中，图像获取单元(观测装置)50获取的图像可以通过图像输出接口50a通过例如有线或者无线的方式被发送给计算单元。
52.图5为可用于根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪的计算单元的一示例性处理方法100的示意图。
53.如图5所示，玻璃边缘应力检测仪1的计算单元被配置为执行处理方法100，该处理方法100包括：
54.(1)获取第一图像和第二图像，第一图像和第二图像为分别在检测开口中引入第一指定光程差和第二指定光程差的情况下获取的干涉条纹图像，第一指定光程差和第二指定光程差不相等；
55.(2)获取第三图像，第三图像为在所述检测开口中插入有待检测玻璃的边缘的情况下获取的干涉条纹图像；
56.(3)识别第一图像、第二图像和第三图像中的具有对应级次的条纹，确定条纹上具有相同y轴位置的点在第一图像、第二图像和第三图像中的x轴位置；以及
57.(4)基于具有对应级次的条纹在所述第一图像、第二图像和第三图像中的x轴位置，计算待检测玻璃的边缘的对应于y轴位置的应力值。
58.在处理(1)中，第一指定光程差和第二指定光程差分别可以通过例如在检测开口30中不插入任何光学元件(即引入的光程差为零)或者插入具有已知且确定的光程差的波片来实现。举例来说，可以在不插入任何光学元件的情况下获取第一图像，在插入波片的情况下获取第二图像；也可以在插入一波片的情况下获取第一图像，在插入不同的另一波片的情况下获取第二图像。
59.此外，应该理解，处理(1)和处理(2)的执行顺序是可以调换的，并不限于特定的先后执行顺序。
60.为了便于理解，图6、图7和图8分别示出了上述第一图像im1、第二图像im2和第三图像im3的示例。图中附图标记“s0”表示零级亮条纹，x1、x2、x3为零级亮条纹上具有相同y轴坐标y的点在第一图像im1、第二图像im2和第三图像im3中的x轴位置。
61.图9示出了利用根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪获得的玻璃边缘应力值曲线的一个示例，其中图9中的横坐标对应于y轴坐标，纵坐标为应力值坐标。
62.应该理解的是，根据本实用新型实施例的玻璃边缘应力检测仪并不限于集成有计算单元；通过检测仪的图像获取单元(观测装置)50获取的图像可以发送至外部的计算设备(例如电脑)进行处理和计算以得到玻璃边缘应力检测结果。
63.相应地，根据本技术其它方面还提供了一种用于上述介绍的玻璃边缘应力检测仪的玻璃边缘应力测算方法，其包括：
64.(1)获取第一图像和第二图像，第一图像和第二图像为分别在检测开口中引入第一指定光程差和第二指定光程差的情况下获取的干涉条纹图像，第一指定光程差和第二指定光程差不相等；
65.(2)获取第三图像，第三图像为在所述检测开口中插入有待检测玻璃的边缘的情
况下获取的干涉条纹图像；
66.(3)识别第一图像、第二图像和第三图像中的具有对应级次的条纹，确定条纹上具有相同y轴位置的点在第一图像、第二图像和第三图像中的x轴位置；以及
67.(4)基于具有对应级次的条纹在所述第一图像、第二图像和第三图像中的x轴位置，计算待检测玻璃的边缘的对应于y轴位置的应力值。
68.根据本技术的其它方面，还提供了一种计算机存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上介绍的玻璃边缘应力测算方法。
69.根据本技术的其它方面，还提供了一种计算机设备，其包括处理器和存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上介绍的玻璃边缘应力测算方法。
70.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。