CN114812425B - 一种薄膜表面微变形的观测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄膜表面微变形的观测方法，在不透光的环境中，将点光源、圆形的凸透镜、平面形的薄膜、视窗依次间距排列，调整四者的相对位置使得点光源发射的光线经过凸透镜折射后穿过薄膜在视窗上形成圆形的光圈，在视窗背离薄膜的一侧观察有无暗影出现，如无，则薄膜表面无微变形；如有，则薄膜表面有微变形，通过测量和计算得到微变形的实际尺寸；点光源位于凸透镜的主光轴上，且点光源到凸透镜的距离小于凸透镜的一倍焦距；薄膜和视窗与凸透镜的主光轴垂直且相交；视窗为面向薄膜的一侧具有透光特性且背离薄膜的一侧具有成像特性的板。本发明方法操作简单高效，可避免人为原因导致微变形漏检，直观地进行微变形大小的测量。
Description
技术领域
本发明属于薄膜外观观察领域，具体为一种薄膜表面微变形的观测方法。
背景技术
塑料薄膜是厚度小于0.25mm的柔性片材，由于薄膜的种类较多，常用的有聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜和聚酯薄膜等，且薄膜的成型加工方式也很多，如挤出法、吹塑法、压延法、流延法和拉伸法等。这就决定了薄膜能广泛应用于光电行业、电子电器行业、玻璃钢行业、建材行业、印刷行业、医药卫生等多个领域。薄膜的外观控制是薄膜出货检验中的必检项，其中薄膜的表面微变形又是薄膜的表观控制中尤为重要的一个组成部分，特别是在光电、电子电器等高端领域。
薄膜材质柔软在加工过程中很容易产生表面微变形，常见的可能原因有：加工过程中受力不均匀、生产过程中设备表面损伤导致咯伤转移、厚度累计偏差大、静电设备设置不当、车间净化等级不达标、低分子物的脱落等。而这种表面微变形不易察觉，且极大程度的影响了产品的后续加工使用，特别是在下游涂布过程中膜的表面微变形直接导致涂布不均匀，该处的瑕疵被放大，最终影响产品的品质。因此透明膜表面微变形的观测对于薄膜的生产制造以及外观表征显得十分必要。
薄膜表观微变形的观测需要重点关注亮度和角度，而目前主要通过检验人员的经验，寻找合适的光源和观测角度，该观测方法依赖于长期的工作经验，且由于微变形轮廓不明显，只能大概的看出变形的大小，不能量化微变形的尺寸。
因此，研究一种薄膜表面微变形的观测方法以解决上述问题具有十分重要的意义。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种薄膜表面微变形的观测方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种薄膜表面微变形的观测方法，在不透光的环境中，将点光源、圆形的凸透镜、平面形的薄膜、视窗依次间距排列，调整四者的相对位置使得点光源发射的光线经过凸透镜折射后穿过薄膜在视窗上形成圆形的光圈，在视窗背离薄膜的一侧观察有无暗影出现，如无，则薄膜表面无微变形；如有，则薄膜表面有微变形，通过测量和计算得到微变形的实际尺寸S 1；
点光源位于凸透镜的主光轴上，且点光源到凸透镜的距离小于凸透镜的一倍焦距；
薄膜和视窗与凸透镜的主光轴垂直且相交；
薄膜的厚度为300微米以下，薄膜越薄效果越明显；
视窗为面向薄膜的一侧具有透光特性且背离薄膜的一侧具有成像特性的板；
S 1的计算公式如下：
式中，D 2为凸透镜到视窗的距离，D 3为凸透镜的直径，D 1为凸透镜到薄膜的距离，D 4为光圈的直径，D 1~D 4的单位相同，S 2为暗影的尺寸。
本发明的原理如下：
如图1所示，本发明控制点光源2位于凸透镜的主光轴上，且点光源2到凸透镜的距离小于凸透镜的一倍焦距（即凸透镜中心至焦点1之间的距离），根据凸透镜成像原理可知，点光源2发射的光线经过凸透镜后会形成光路宽度大于平行光的均匀的发射光，且光路宽度逐渐增大，这种发射光穿过薄膜3时，如果薄膜3表面无微变形，光线会均匀投射，视窗4上无暗影出现，如果薄膜3表面有微变形，微变形部分会使得光线发生反射和折射，破坏光线原有的路径，而微变形的边缘部分正常路径的光线投影在视窗4后就会呈现出暗影，暗影的形状即微变形的具体形状，由于光路宽度自薄膜3向视窗4逐渐增大，因此视窗4上呈现的暗影的尺寸大于薄膜3表面微变形的实际尺寸，测量视窗4上呈现的暗影的尺寸相对较为容易，且结果较为准确，通过计算可得到视窗4上呈现的暗影的尺寸相对于薄膜3表面微变形的实际尺寸的放大倍数，进而可根据放大倍数、视窗4上呈现的暗影的尺寸计算得到薄膜3表面微变形的实际尺寸。此外，根据凸透镜成像原理可知，点光源2到凸透镜的距离小于凸透镜的一倍焦距时，点光源2不会在视窗4上呈现实像，进而不会影响薄膜3的观测效果。
微变形的实际尺寸可根据相似三角形原理推得（即利用相似三角形的底边和高成正比这个原理，把光线延长相交），推算原理如图2所示。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，观察有无暗影出现前，调整点光源、凸透镜、视窗的相对位置使得视窗上光圈的面积达到最大，且光圈不超出视窗的区域，如此可以保证观察时有一个好的视野。
如上所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，当视窗背离薄膜的一侧有暗影出现时，保持点光源、凸透镜、视窗的位置不变，不断地调整薄膜的位置，直至暗影的清晰程度达到最大，即保持凸透镜到视窗的距离D 2、凸透镜的直径D 3、光圈的直径D 4不变，仅调节凸透镜到薄膜的距离D 1，如此可方便计算微变形的实际尺寸S 1。
如上所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，点光源的光照强度为100~1000lux，如果视窗上暗影成像不清晰，可以加大光源的光照强度。
如上所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，点光源到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的50%~90%，薄膜到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的50%~150%，视窗到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的200%~400%。
如上所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，视窗为厚度为1mm且透光率为30%~70%的半透明白色磨砂亚克力板、PET扩散板或硫酸纸。
如上所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，暗影的尺寸S 2是通过菲林尺读取的，可方便对比瑕疵面积。
有益效果
本发明的一种薄膜表面微变形的观测方法可作为控制薄膜外观微变形的有利手段，传统的薄膜微变形的观测方式是通过检验人员的经验，寻找合适的光源和观测角度，此方法依赖于长期的工作经验，且由于微变形轮廓不明显，只能大概的看出变形的大小，不能量化微变形的尺寸。本发明方法操作简单高效，可避免人为原因导致微变形漏检，直观地进行微变形大小的测量。
附图说明
图1为本发明的观测方法的原理图，其中，中间粗线部分代表瑕疵；
图2为本发明的观测方法的推算原理图；
其中，1-焦点，2-点光源，3-薄膜，4-视窗。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种薄膜表面微变形的观测方法，具体步骤如下：
（1）在不透光的环境中，将光照强度为100~1000lux的点光源、圆形的凸透镜、厚度为300微米以下的平面形的薄膜、视窗依次间距排列，调整四者的相对位置使得点光源发射的光线经过凸透镜折射后穿过薄膜在视窗上形成圆形的光圈；其中，点光源位于凸透镜的主光轴上，且点光源到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的50%~90%；薄膜和视窗与凸透镜的主光轴垂直且相交，薄膜到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的50%~150%，视窗到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的200%~400%；视窗为厚度为1mm且透光率为30%~70%的半透明白色磨砂亚克力板、PET扩散板或硫酸纸，面向薄膜的一侧具有透光特性且背离薄膜的一侧具有成像特性；
（2）调整点光源、凸透镜、视窗的相对位置使得视窗上光圈的面积达到最大，且光圈不超出视窗的区域；
（3）在视窗背离薄膜的一侧观察有无暗影出现，如无，则薄膜表面无微变形；如有，则薄膜 表面有微变形，先保持点光源、凸透镜、视窗的位置不变，不断地调整薄膜的位置，直至暗影的清晰程度达到最大，再通过测量和计算得到微变形的实际尺寸S 1；
S 1的计算公式如下：
式中，D 2为凸透镜到视窗的距离，D 3为凸透镜的直径，D 1为凸透镜到薄膜的距离，D 4为光圈的直径，D 1~D 4的单位相同，S 2为暗影的尺寸，且通过菲林尺读取的。
为了验证本方案的测试准确性，请专业培训的质检人员取单张A4样品，在充足的光源下，通过寻找多角度仔细的观察找到一个微变形，通过记号笔圈出微变形，再取下样品与菲林尺比较，微变形大小0.15mm2。
将该样品按本发明的观测方法进行观测，获得如下数据：
D 1=100mm；
D 2=200mm；
D 3=50mm；
D 4=100mm；
S 2=2mm2；
代入上述公式计算得到微变形的尺寸S 1为0.15mm2。
对比可以看出，本发明的薄膜表面微变形的观测方法的准确性较高，按本发明的方法得到的“微变形的实际尺寸S 1”与“实际尺寸”很接近。
本发明的观测方法可通过多种观测装置来实现，任何观测装置只要利用了本发明的观测方法都在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种薄膜表面微变形的观测方法，其特征在于，在不透光的环境中，将点光源、圆形的凸透镜、平面形的薄膜、视窗依次间距排列，调整四者的相对位置使得点光源发射的光线经过凸透镜折射后穿过薄膜在视窗上形成圆形的光圈，在视窗背离薄膜的一侧观察有无暗影出现，如无，则薄膜表面无微变形；如有，则薄膜表面有微变形，通过测量和计算得到微变形的实际尺寸S1；
点光源位于凸透镜的主光轴上，且点光源到凸透镜的距离小于凸透镜的一倍焦距；
薄膜和视窗与凸透镜的主光轴垂直且相交；
薄膜的厚度为300微米以下；
视窗为面向薄膜的一侧具有透光特性且背离薄膜的一侧具有成像特性的板；
点光源到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的50％～90％，薄膜到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的50％～150％，视窗到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的200％～400％；S1的计算公式如下：
式中，D2为凸透镜到视窗的距离，D3为凸透镜的直径，D1为凸透镜到薄膜的距离，D4为光圈的直径，D1～D4的单位相同，S2为暗影的尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，其特征在于，观察有无暗影出现前，调整点光源、凸透镜、视窗的相对位置使得视窗上光圈的面积达到最大，且光圈不超出视窗的区域。
3.根据权利要求2所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，其特征在于，当视窗背离薄膜的一侧有暗影出现时，保持点光源、凸透镜、视窗的位置不变，不断地调整薄膜的位置，直至暗影的清晰程度达到最大。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，其特征在于，点光源的光照强度为100～1000lux。
5.根据权利要求1所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，其特征在于，视窗为厚度为1mm且透光率为30％～70％的半透明白色磨砂亚克力板、PET扩散板或硫酸纸。
6.根据权利要求1所述的一种薄膜表面微变形的观测方法，其特征在于，暗影的尺寸S2是通过菲林尺读取的。
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