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

發(fā)布時間： 2025-12-23　　點擊次數(shù)： 86次

手機面板、車載HUD、AR鏡片對玻璃內(nèi)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(tǒng)Senarmont法依賴操作者旋轉(zhuǎn)檢偏鏡，目視讀數(shù)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(shù)據(jù)，拆解其如何把“nm級應力"做成彩色圖片。
一、產(chǎn)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(nèi)部應力深度3 mm，不受前后面相互干擾。
二、硬件架構(gòu)：旋轉(zhuǎn)檢偏+1 nm相位解析
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(wěn)定±0.5 nm，保證延遲換算誤差<.3 nm。
電動旋轉(zhuǎn)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(tǒng)標定后達到1 nm。
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(jié)拍。
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。
自動溫度補償
內(nèi)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(xù)30次上/下料
結(jié)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
手機面板二次強化
在線抽檢節(jié)拍3 s/片，Rmax>20 nm自動報警，降低崩邊率0.3 %→0.05 %。
車載HUD楔形玻璃
100 mm視場一次成像，快速找到楔角區(qū)應力突變點，指導局部再加熱。
AR衍射光波導
30 µm空間分辨率可檢出光柵區(qū)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(chǎn)線顆粒>0.5 µm環(huán)境下仍免擦拭運行。
七、結(jié)語
當玻璃應力公差被壓到nm級，傳統(tǒng)“點測+目視"已無法滿足在線節(jié)拍。SVP-100用1 nm相位解析+φ100 mm大視場，把“內(nèi)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(chǎn)線門口的“一鍵放行哨兵"。

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