CN205027468U - 多次钢化玻璃表面应力仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多次钢化玻璃表面应力仪，设有外框架，外框架内沿光路依次设置光发射单元、光折射元件、成像单元，光发射单元包括至少两个光源以及至少两个光源高度调节装置，所述光源分别固定在光源高度调节装置上；光折射元件包括至少两个折射棱镜，折射棱镜分别位于光源的光线发射方向，供放置待测玻璃；成像单元包括至少两个成像镜筒、至少两个成像镜筒角度调节机构以及至少两个图像传感器，成像镜筒的前端分别位于折射棱镜的光折射方向，成像镜筒的后端分别设有图像传感器。本实用新型应力仪通过采用多光路系统的方式可以同时精确读取一次和多次强化的干涉条纹，使测量精度和效率都得以大幅提升，具有广阔的市场应用前景。

Description

多次钢化玻璃表面应力仪

技术领域

本发明涉及玻璃应力检测装置，尤其涉及一种多次钢化玻璃表面应力仪。

背景技术

我们知道，钢化玻璃又称强化玻璃，它是一种预应力玻璃，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层压力，从而提高了承载能力，因而钢化玻璃广泛应用于建筑门窗、玻璃幕墙、电子仪表等领域。但是钢化玻璃切割后边缘会存在大量微裂纹，导致玻璃强度降低。尤其是随着触控产业的蓬勃发展，触控产品本身的规格要求也日渐严格，由于触控面板是由外部施加压力去进行感应组件的运作方式从而达到使用效果，因此产品的机械抗压力是各大厂商的重要规范与指标，在这种市场背景下，多次钢化玻璃应运而生。所谓多次钢化玻璃，是指通过物理方式或化学方式对钢化完的玻璃再进行多次强化，因而多次钢化玻璃的抗压性能得以大幅提高。虽然多次钢化玻璃的抗压性能满足了各大厂商的规格要求，但是如何快速且精准的测量出多次钢化玻璃的应力，却成为摆在多次钢化玻璃生产商和应用商面前的一大难题。

市场上常见的钢化玻璃表面应力仪包括光源、双折射棱镜、目镜、工业相机，双折射棱镜位于光源的光线射出方向，目镜的一端位于双折射棱镜的光折射方向，另一端连接工业相机，利用这种应力仪进行测试时，将待测玻璃放在双折射棱镜表面，光源发出的光经双折射棱镜折射后进入工业相机成像。但是，利用这种应力仪对多次钢化玻璃进行应力检测时可以发现，由于经过多次强化，多次钢化玻璃的干涉条纹明显疏密不同，经过一次强化的干涉条纹多且密，经过多次强化的干涉条纹疏但粗。由于一次强化条纹多且密不便于图像识别判断，需要对条纹进行放大，但是受限于目镜视角范围，放大之后的条纹不能被全部识别，因而这种应力仪无法对多次钢化玻璃表面应力进行测试。中国实用新型专利CN201520111147.8公开了一种二次钢化玻璃全自动表面应力仪，通过在工业相机前端设置广角镜头以及对光源进行调整的方式，弥补了二次钢化玻璃检测行业的空白。利用该应力仪检测二次钢化玻璃表面应力时，虽然通过目镜前端设置的广角镜头可以全部识别所有条纹，但是由于放大之后二次强化条纹便会明显加粗，因而二次条纹的位置仍不易被读取，只能取一个估值，从而影响了测量精度。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种可以同时精确快速的读取一次和多次强化条纹，使多次强化玻璃表面应力测量精度和效率都大幅提高的多次钢化玻璃表面应力仪。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种多次钢化玻璃表面应力仪，设有外框架，外框架内沿光路依次设置光发射单元、光折射元件、成像单元，主要特征在于，光发射单元包括至少两个光源以及至少两个光源高度调节装置，所述光源分别固定在光源高度调节装置上；光折射元件包括至少两个折射棱镜，折射棱镜分别位于光源的光线发射方向，供放置待测玻璃，光源发出的光经折射棱镜折射后进入成像单元成像；成像单元包括至少两个成像镜筒、至少两个成像镜筒角度调节机构以及至少两个图像传感器，成像镜筒内均分别设有透镜及透镜调节机构，透镜的放大倍数互不相同，成像镜筒的前端分别位于折射棱镜的光折射方向，成像镜筒的后端分别设有图像传感器。

本发明所述的光源是波长为500-900nm范围的单色光源。

本发明所述的光源与图像传感器之间的光路上设置有滤波片。

本发明所述的光源与图像传感器之间的光路上还设有光强衰减片及光强衰减片调节机构，可以根据需要对光线强弱进行调节。

本发明所述的成像镜筒上位于图像传感器的前端设有广角镜头。

本发明所述的图像传感器可以为CCD或CMOS中的一种，也可以是基于CCD或CMOS的工业相机。

作为本发明的另一种改进，本发明还设有自动滴液装置，自动滴液装置包括设在外框架上的储液罐、输送泵、滴液支架、滴液器以及滴液控制机构，输送泵以及滴液器均至少设有两个，滴液器设在滴液支架的一端，滴液控制机构控制输送泵将储液罐中的折射液输送到滴液器进行滴液。

本发明滴液支架为可调节支架，滴液器的位置可根据需要自由调节。

作为本发明的进一步改进，所述外框架上位于折射棱镜的下方设有一废液收集槽，更进一步的，废液收集槽下方还设有废液收集罐，废液收集罐通过管路连接废液收集槽。

作为本发明的另一种改进，所述图像传感器连接有数据处理单元。

本发明的有益效果是，由于光源、折射棱镜、成像镜筒、图像传感器均至少设有两个，本发明应力仪通过采用多光路系统的方式可以同时精确读取一次和多次强化条纹，使测量精度和效率都得以大幅提升。由于一次强化条纹与多次强化条纹明显不同，一次强化条纹多且密，多次强化条纹疏但粗，所以本发明光路中的透镜放大倍数互不相等，识别一次强化条纹的光路系统中的透镜倍数大于多次强化条纹光路系统中的透镜倍数，使用时可以对一次强化条纹进行较大幅度放大，从而可精确且快速的读取出一次强化条纹，多次强化条纹进行小幅度放大，从而保证了多次强化条纹的位置易于确定。为了防止受限于视角范围，避免放大后的条纹不能被全部识别，本发明所述的成像镜筒上位于图像传感器的前端设有广角镜头。本发明还设有自动滴液装置，可以根据需求情况自动向折射棱镜进行滴液，避免了人工操作费时费力。折射棱镜下方设有废液收集槽，可以将使用后的折射液进行收集，防止滴落在仪器上对仪器使用寿命造成影响。透镜调节机构、目镜角度调节装置以及光源高度调节装置，可以让使用者根据实际需要进行自由调节，方便使用。

附图说明

图1为本发明应力仪的一种结构示意图。

图2（a）、（b）为本发明应力仪使用效果图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

图1示出了本发明的一种实施例结构示意图。由于采用单光路系统的应力装置在测试多次钢化玻璃表面应力时，若对其中某种干涉条纹进行放大，其它干涉条纹会有同样的放大效果，但是对性质不同的多种干涉条纹进行同样倍数放大，就会导致至少其中一种条纹不易精确读取，因而本发明采用的方式是通过多光路系统对多次强化的玻璃进行表面应力测试。

本实施例是针对二次强化玻璃采用的双光路系统，如图1所示，外框架10内沿光路依次设置光发射单元、光折射元件、成像单元，其中，光发射单元包括两个光源21、22，两个光源高度调节装置210、220，光源21、22分别固定在光源高度调节装置210、220上，使用时可以根据实际情况调节光源的光线发射角度，使光源发射的光线经过折射棱镜在待测玻璃上发生临界反射，提高了测量精度。光源高度调节装置210、220可以是任何能够实现调节光源高度的结构，如：外框架上设有光源升降架，光源升降架经齿条齿轮传动机构与升降调节手轮传动连接，光源固定于光源升降架上，通过传动升降调节手轮即可实现光源的升降；光折射元件包括两个折射棱镜31、32，折射棱镜31、32分别位于光源21、22的光线发射方向，供放置待测玻璃，光源21、22发出的光经折射棱镜31、32折射后进入成像单元成像。当然，为了避免杂光对测试结果造成影响，本发明所述的光源与图像传感器之间的光路上还可设置滤波片，具体放置位置不限，滤波片可以是诸如干涉滤波片这样的带通滤波片，也可以是进入成像镜筒的光束呈具有一定光谱宽度的单色光，进一步提高了测量精度。

本实施例的成像单元包括两个成像镜筒41、42，两个成像镜筒角度调节机构401、402，两个图像传感器43、44，成像镜筒41、42内分别设有透镜51、52，成像镜筒的外表面上分别设有调节透镜51、52的透镜调节机构501、502。由于为了同时精确获取两种干涉条纹信息，一次强化条纹和二次强化条纹需要不同的放大倍数，因而本实施例中的透镜51与透镜52的放大倍数不同，透镜51的焦距为100-150mm，透镜52的焦距为150-200mm。成像镜筒41、42的前端分别位于折射棱镜31、32的光折射方向，成像镜筒41、42的后端分别设有图像传感器43、44，图像传感器43、44可以为CCD或CMOS中的一种，也可以是基于CCD或CMOS的工业相机。优选地，本实施例中的光源21、22选用波长为500-900纳米范围的单色光源，图像传感器43、44为基于CCD的双偏振工业相机，避免了经双折射之后从玻璃射出的两路互相垂直光束之间的彼此掺杂，从而使两束光能够显著地被识别为两部分，提高了测量精度。

本实施例中的光源21、22与图像传感器43、44之间的光路上均分别设有光强衰减片45、46及光强衰减片调节机构405、406，光强衰减片45、46的具体放置位置不限，可以根据工作过程对光线亮暗进行自由调节，以适应图像传感器进行探测。为了防止受限于视角范围，避免放大后的条纹不能被全部识别，本发明所述的成像镜筒41、42上还可以分别设有两个广角镜头（图中未示出），两个广角镜头分别位于图像传感器43、44的后端。

由于对玻璃表面应力进行测试时，在待测玻璃放置折射棱镜上表面之前，需要向折射棱镜上滴少量折射液以提高检测精度，为了避免人工操作费时费力，本实施例应力仪还设有自动滴液装置，如图1所示，自动滴液装置包括设在外框架10上的储液罐60，输送泵601、602，滴液支架61，滴液器621、622以及滴液控制机构，滴液器621、622设在滴液支架61的一端，滴液控制机构控制输送泵601、602将储液罐60中的折射液输送到滴液器621、622来实现自动滴液。优选地，滴液支架为可调节支架，滴液器的位置可根据需要自由调节。本发明中的滴液控制机构为任何能够实现滴液控制功能的装置，如，带有控制处理功能的计算机。本实施例中所述的外框架10内位于折射棱镜31、32的下方设有一废液收集槽70，废液收集槽下方还设有废液收集罐71，废液收集罐71通过管路连接废液收集槽70。使用后的折射液可以通过废液收集槽进行收集，从而可以防止折射液滴落在仪器上对仪器使用寿命造成影响。

较佳地，本发明所述的图像传感器还可以根据需要连接数据处理单元，数据处理单元根据图像传感器的输入信号实现对待测玻璃表面应力的实时采集和分析，完成多次钢化玻璃表面应力的精确检测。该数据处理装置可以是具有数据处理软件的通用计算机，或者是专用数据处理器。

图2为本发明应力仪测试二次钢化玻璃表面应力时的使用效果图，其中，图2（a）为读取到的二次强化条纹效果图，图2（b）为读取到的一次强化条纹效果图。由图2（a）可以看出，当读取二次强化条纹时，二次强化的干涉条纹比较清晰，但是一次强化条纹多且密，不易于精确识别。图2（b）中读取一次强化条纹时，由于通过调节透镜的焦距进行了较大倍数的放大，因而一次强化的干涉条纹变得非常清晰，便于精确识别，这时的二次强化条纹却由于较大倍数的放大，导致条纹变得非常粗，因而其位置不易确定。由于本发明应力仪采用了多光路系统的设计，可以根据不同干涉条纹的性质同时进行不同程度的调节，因而一次测试便可以精确读取多种干涉条纹的信息，大大提高了测量精度和效率。

上述实施例中所有的调节机构都可使用本领域中的现有技术。

利用本发明所述的应力仪测试多次钢化玻璃表面应力时，通过自动滴液装置向折射棱镜表面滴少量折射液，将待测玻璃放置滴有折射液的折射棱镜表面，通过光源高度调节装置调整光源的高度，以调整一个合适的光线发射角度，使光线经过折射棱镜在待测玻璃上发生临界反射，光线经折射棱镜折射后进入成像镜筒进行图像识别，识别之后的图像经图像传感器转换成带有玻璃表面应力信息的电子信号，最后电子信号由数据处理元件完成最终应力计算。由于本发明采用了多光路系统，测试玻璃表面应力时可以同时通过光源高度调节装置、透镜调节机构以及成像镜筒角度调节机构对光源、透镜以及成像镜筒的角度进行调节，以使每个光路中至少一种干涉条纹的图像非常清晰，从而可以在互不影响的情况下同时对一次和多次强化的干涉条纹进行图像识别，提高了测量精度和效率。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种多次钢化玻璃表面应力仪，设有外框架，外框架内沿光路依次设置光发射单元、光折射元件、成像单元，其特征在于，光发射单元包括至少两个光源以及至少两个光源高度调节装置，所述光源分别固定在光源高度调节装置上；光折射元件包括至少两个折射棱镜，折射棱镜分别位于光源的光线发射方向，供放置待测玻璃，光源发出的光经折射棱镜折射后进入成像单元成像；成像单元包括至少两个成像镜筒、至少两个成像镜筒角度调节机构以及至少两个图像传感器，成像镜筒内均分别设有透镜及透镜调节机构，透镜的放大倍数互不相同，成像镜筒的前端分别位于折射棱镜的光折射方向，成像镜筒的后端分别设有图像传感器。

2.根据权利要求1所述的应力仪，其特征在于，所述的光源是波长为500-900nm范围的单色光源。

3.根据权利要求1或2所述的应力仪，其特征在于，所述的光源与折射棱镜之间的光路上设置有滤波片。

4.根据权利要求1或2所述的应力仪，其特征在于，所述的光源与图像传感器之间的光路上设有光强衰减片及光强衰减片调节机构。

5.根据权利要求1或2所述的应力仪，其特征在于，所述的成像镜筒上位于图像传感器的前端设有广角镜头。

6.根据权利要求1或2所述的应力仪，其特征在于，所述的图像传感器可以为CCD或CMOS中的一种，也可以是基于CCD或CMOS的工业相机。

7.根据权利要求1或2所述的应力仪，其特征在于，还设有自动滴液装置，自动滴液装置包括设在外框架上的储液罐、输送泵、滴液支架、滴液器以及滴液控制机构，输送泵以及滴液器均至少设有两个，滴液器设在滴液支架的一端，滴液控制机构控制输送泵将储液罐中的折射液输送到滴液器进行滴液。

8.根据权利要求7所述的应力仪，其特征在于，所述的滴液支架为可调节支架，滴液器的位置可根据需要自由调节。

9.根据权利要求1或2所述的应力仪，其特征在于，所述外框架上位于折射棱镜的下方设有一废液收集槽，废液收集槽下方设有废液收集罐，废液收集罐通过管路连接废液收集槽。

10.根据权利要求9所述的应力仪，其特征在于，所述图像传感器连接有数据处理单元。