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          1 nm雙折射一鍵成像:日本Orihara-SS SVP-100玻璃內部應力儀

          發布時間: 2025-12-23  點擊次數: 8次
          手機面板、車載HUD、AR鏡片對玻璃內部應力要求已進入“<5 nm/cm"時代——應力過高,二次強化易崩邊;應力過低,抗摔又打折。傳統Senarmont法依賴操作者旋轉檢偏鏡,目視讀數既慢又主觀。日本Orihara-SS(折原制作所)推出SVP-100,用1 nm雙折射精度+φ100 mm大視場一鍵成像,3 s給出“應力地圖",空間分辨率30 µm,重復性≤1 nm。本文基于廠方公開資料與實驗數據,拆解其如何把“nm級應力"做成彩色圖片。
          一、產品定位:讓“nm應力"可見
          • 雙折射精度1 nm(≈0.1 nm/cm光程差),覆蓋光學玻璃、鈉鈣硅、高鋁硅酸二次強化全系列;
          • 視場φ100 mm,一次成像即可覆蓋6.7″手機面板,無需拼接;
          • 3 s一鍵測量,自動輸出延遲(Rmax)、平均延遲(Rave)、應力方向θ、CSV報告,可直接上傳MES;
          • 對6 mm厚玻璃,可測內部應力深度3 mm,不受前后面相互干擾。
          二、硬件架構:旋轉檢偏+1 nm相位解析
          1. 綠光LED(λ=520 nm,Δλ=20 nm)+線偏振起偏器
            半峰寬窄,相干長度短,避免激光散斑;中心波長穩定±0.5 nm,保證延遲換算誤差<.3 nm。
          2. 電動旋轉檢偏器
            0.1°分辨率,0–180°掃描用時1.2 s;每像素獲取光強-角度曲線,傅里葉變換提取相位延遲δ,理論分辨率0.6 nm,系統標定后達到1 nm。
          3. 5 MP全局快門CMOS
            像素2.2 µm,2×2 binning后輸出30 µm空間分辨率;全局快門消除運動偽影,支持在線節拍。
          4. 雙遠心成像鏡頭
            放大倍率0.8×,景深8 mm,保證厚玻璃前后應力不混疊;畸變<0.05 %,無需軟件校正。
          5. 自動溫度補償
            內置石英基準片(延遲20±0.5 nm),每次測量前自動標定,消除LED溫漂與CMOS暗電流影響。
          三、軟件算法:1 nm延遲計算流程
          • Step1:每像素I(α)=I?sin2(α?θ)sin2(δ/2)+I?cos2(α?θ)cos2(δ/2)
          • Step2:0–180°采集36點,擬合提取δ與θ
          • Step3:δ<π時直接R=δ·λ/2π;δ>π時自動 unwrap,保持1 nm分辨率
          • Step4:生成偽彩圖(藍=0 nm,紅=Rmax),疊加矢量箭頭顯示主應力方向θ
          四、性能驗證:重復性≤1 nm
          樣品:二次強化高鋁玻璃,表面壓縮應力CS=650 MPa,層深DOL=40 µm
          條件:23 ℃,RH50 %,連續30次上/下料
          結果:
          • Rmax均值18.4 nm,標準差.9 nm
          • θ均值45.2°,標準差.3°
          • 與商用表面應力儀(SLP-1000,1.0 MPa≈2.5 nm)對比,偏差0.8 nm,R2=0.998
          五、應用案例
          1. 手機面板二次強化
            在線抽檢節拍3 s/片,Rmax>20 nm自動報警,降低崩邊率0.3 %→0.05 %。
          2. 車載HUD楔形玻璃
            100 mm視場一次成像,快速找到楔角區應力突變點,指導局部再加熱。
          3. AR衍射光波導
            30 µm空間分辨率可檢出光柵區局部應力集中,避免衍射效率下降。
          六、維護與校準
          • 標準石英片每6個月溯源至AIST,延遲誤差≤.5 nm;
          • LED壽命10 000 h,光衰>10 %軟件自動提示;
          • 鏡頭防塵罩+正壓氣簾,產線顆粒>0.5 µm環境下仍免擦拭運行。
          七、結語
          當玻璃應力公差被壓到nm級,傳統“點測+目視"已無法滿足在線節拍。SVP-100用1 nm相位解析+φ100 mm大視場,把“內部應力"變成一張3 s即可回放的彩色地圖,讓每一片手機面板、車載玻璃或AR鏡片在強化后即刻擁有“應力。對于追求“零崩邊、零光學畸變"的玻璃制造商,它既是實驗室的“nm級應力顯微鏡",也是產線門口的“一鍵放行哨兵"。


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