一种玻璃翘曲度测试装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种玻璃翘曲度测试装置及方法，涉及玻璃检测领域。该装置包括：激光源，配置成产生激光束；定位测试台，配置成：安放被检测玻璃，使得所述被检测玻璃在检测点反射所述激光源产生的激光束，并使得被反射的激光束与所述被检测玻璃的一个纵向截面所在的平面平行；平面镜，配置成反射所述被检测玻璃反射的激光束；位移读取装置，包括一显示基板，被平面镜反射的激光束照射于该显示基板上。采用本发明可迅速且精确地测试出被检测玻璃的翘曲度。
【专利说明】一种玻璃翘曲度测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及玻璃检测领域，尤其涉及的是一种玻璃翘曲度测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着触摸显示屏技术的高速发展，手机面板玻璃、IPAD面板等各种盖板玻璃被大量使用。在盖板玻璃深加工行业中，为保证盖板玻璃与触摸屏的正常贴合，必须在产品出厂前对其翘曲度进行检测，淘汰翘曲度过高的次品，以确保产品质量符合后续贴合工艺的要求。此处的翘曲度是指制品相对于设计尺寸形状所产生的翘曲形变量。通常触摸屏的盖板玻璃多使用化学强化类玻璃，化学强化正单玻璃(或返修化学强化类玻璃去除玻璃表面划伤、崩等不良玻璃)过程会出现不同程度的弯曲变形，因而触摸屏盖板玻璃翘曲度的检测判断显得尤为重要。
[0003]现有技术中，对玻璃翘曲度的检测方法有以下两种:一种是通过CCD激光位移传感器取被测物件的4个基准点，经电脑测量程序设定一个假象平面，通过非接触式测试从而得到被测量对象的翘曲度测量值，但是该方法使用的需要较昂贵的设备成本，每片玻璃的测试时间需要近8秒，测试速度缓慢，机械利用率低下。另一种方法是:采用定点拉线的办法，即在制品的对角线上两两连线，通过测量两条连线之间的距离来衡量翘曲，这种办法的缺点是:连线往往是细而软的棉线或者塑料线。在测量两者距离时，难以准确。而且在制品四点取位会多人操作，误差也会增大。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种玻璃翘曲度的检测装置及方法，以解决现有技术中玻璃翘曲度检测设备成本过高、效率低下的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种玻璃翘曲度测试装置，包括:激光源，配置成产生激光束；定位测试台，配置成:安放被检测玻璃，使得所述被检测玻璃在检测点反射由所述激光源产生的激光束，并使得被反射的激光束与所述被检测玻璃的一个纵向截面所在的平面平行；平面镜，配置成反射所述被检测玻璃反射的激光束；位移读取装置，包括一显示基板，被平面镜反射的激光束照射于该显示基板上。
[0007]可选地，所述定位测试台具有安装被检测玻璃的台面，所述平面镜的镜面所在的镜面平面与所述台面相平行。
[0008]可选地，激光源到所述台面的距离等于镜面平面与所述台面的距离。
[0009]可选地，所述台面平行于水平面。
[0010]可选地，在激光源与定位测试台间还设置有至少一个平面镜，用于将激光源发射的激光束经连续反射最终反射至所述被检测玻璃；所述定位测试台与位移读取装置之间还设置有至少一个平面镜，用于将激光束经连续反射至所述位移读取装置。
[0011]为了实现上述目的，本发明还提供了一种玻璃翘曲度测试方法，包括:激光源发射激光至被检测玻璃的检测点；激光经被检测玻璃反射至反射镜面；激光经反射镜面反射至位移读取装置；读取激光的偏移位置；根据激光的偏移位置计算被检测玻璃的翘曲度。
[0012]可选地，读取激光的偏移位置包括:记录与位于被检测玻璃的上表面的第一检测点对应的第一偏移位置，记录与位于被检测玻璃的下表面的第二检测点对应的第二偏移位置；将第一偏移位置、第二偏移位置的中点标记为原点，与所述原点对应的检测点的翘曲度为O ;所述第一检测点与第二检测点位于被检测玻璃的同一纵向切面且位于所述被检测玻璃的同一横向切面；所述激光的偏移位置即为与检测点对应的激光束在位移读取装置上的照射位置与原点之间的位移。
[0013]可选地，所述方法包括:根据激光的偏移位置与原点的相对位置，区分被检测玻璃的凹面及凸面。
[0014]可选地，所述方法包括:根据原点及第一、第二偏移位置，标明翘曲度的刻度；使检测点的位置在第一、第二检测点所在的纵向切面变化，读取与变化后的检测点对应的翘曲度的刻度。
[0015]可选地,所述方法包括:增大激光源发射的激光与铅垂面的夹角；和/或增大被检测玻璃与发射镜面的距离。
[0016]本发明的有益效果:本发明的方法通过读取依次被被检测玻璃、平面镜反射的激光在位移读取装置上的位置，通过该偏移位置判断被检测玻璃的翘曲程度，只需要对一个检测点进行检测即可达到检测目的，相对于现有技术的需要对多个检测点进行坐标检测才能得出翘曲度，能够迅速且精确地测试出被检测玻璃的翘曲度。另外，本发明的玻璃翘曲度测试装置相对于现有技术的玻璃翘曲度测试装置来说，造价极低，能够很大程度地节省工业成本。在现有物价条件下，其造价在1000元左右，相对于现有技术的动辄几十万的玻璃翘曲度测试装置来说，其具有显著的进步。
[0017]另外，利用本发明的玻璃翘曲度测试装置，也能够快速区分被检测玻璃的凹面及凸面。
[0018]根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0020]图1是本发明中玻璃翘曲度测试装置结构示意图；
[0021]图2是本发明中被检测玻璃长度方向的截面示意图；
[0022]图3是本发明中玻璃翘曲度测试装置的原理图；
[0023]图4是本发明中玻璃翘曲度测试装置的另一原理图；
[0024]图5是本发明中玻璃翘曲度测试装置的再一原理图；
[0025]图6是本发明中玻璃翘曲度测试方法的流程图。
【具体实施方式】[0026]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。需要理解的是，在下述实施例中均以近似于矩形的且具有对称弯曲特性的小尺寸玻璃(例如5英寸以下)作为被检测玻璃进行说明，但其并不对本发明的被检测玻璃构成限制，本发明的被检测玻璃仍可以为其他形状。对于5英寸以上的大尺寸玻璃(例如6英寸、15英寸)，则可以被平均划分为四个小片，再使用下述实施例中提到的方法测定翘曲值。此外，本实施例所述的被检测玻璃包括但不限于手机面板玻璃、IPAD面板玻璃等各种盖板玻璃。
[0027]图1是本发明中玻璃翘曲度测试装置结构示意图。如图1所示，本发明提供的玻璃翘曲度测试装置至少可包括激光源1、定位测试台2、平面镜3和位移读取装置4。
[0028]激光束6经激光源I发出后，照射至安放至定位测试台2的被检测玻璃5上，此时其与被检测玻璃5的朝向激光源的平面所接触的点就是检测点。定位测试台2成水平设置，起到固定被检测玻璃5的位置的作用，以保证每一片被检测玻璃5的检测点都相同，从而达到标准化检测的目的。被检测玻璃5所反射的激光束6与被检测玻璃5的一个纵向截面(或者说，长度方向的截面)所在的平面平行。激光6经被检测玻璃反射至平面镜3上，最后经平面镜3反射至位移读取装置4上。位移读取装置4包括一显示基板，被平面镜3反射的激光束6照射于该显示基板上。设置被检测玻璃5的翘曲度为O时，激光束6在位移读取装置4上的照射位置为O刻度线处。
[0029]在本发明的一个实施例中，激光源I和定位测试台2都是可移动且在移动后可固定的。当每片被检测玻璃5的检测点需要变化时，可以通过移动定位测试台2的位置或者调整激光源I的位置等方法，使得入射到被检测玻璃5的激光束能准确地照射到所需的检测点。但是同一系列产品的检测则需要固定:激光源1、平面镜3、定位测试台2之间的距离，以及被检测玻璃5的检测点位置均需要固定下来，才可以准确的判断该类产品
[0030]在图1所示的实施例中，定位测试台2具有安装被检测玻璃的台面，平面镜3与台面(或者说与被检测玻璃5的凸面中点、或凹面中点的切面)平行设置。在本发明的其他实施例中，二者也可以存在夹角。如图1所示，该切面也可以平行于水平面。此时，被检测玻璃5可以直接安放于定位测试台2上，其可以靠重力维持其相对位置的稳定。在本发明的一些实施例中，当切面与水平面不平行时，被检测玻璃可以通过固定装置(例如夹具)固定于定位测试台2，仍可以实现本发明的技术效果。
[0031]在图1所示的实施例中，激光源I到台面的距离等于平面镜3与台面的距离。在本发明的其他实施例中，二者的距离可以不等，且可以通过增大平面镜3与台面的距离的方式，来提高翘曲度的测量精度，在下文对此会有详细说明。
[0032]在本发明的一个实施例中，可以通过延长激光束的传输距离的方式，来提高翘曲度的测量精度。如在激光源I与定位测试台2间还可设置有至少一个平面镜，用于将激光源I发射的激光束经连续反射最终反射至所述被检测玻璃5。同理，也可以在定位测试台2与位移读取装置4之间，除了原来的一个平面镜3外，继续设置一个以上的平面镜，使得经被检测玻璃发射的激光束被多个平面镜连续发射后，最终反射至位移读取装置4。
[0033]在本发明的一些实施例中，可以设置被检测玻璃5的翘曲度为O时，激光6在位移读取装置4上的照射位置为O刻度线处。
[0034]图2是本发明中被检测玻璃长度方向的截面示意图。如图2所示，应用于手机面板、IPAD面板的各种盖板玻璃(例如化学强化类玻璃)的弯曲形状通常具有类似对称性弯曲的特性，因此玻璃的正反两面具有凹凸性。小尺寸玻璃(5英寸以下)作为被检测玻璃时，可以近似的认为长度方向为截面的形状为对称性弯折的形状，且玻璃长度方向的中点翘曲度为O，固定位置的翘曲度为函数上的一个输出值。
[0035]以下以图3、图4、图5所示的实施例来对本发明的玻璃翘曲度测试装置进行进一步的说明。在图3、图4、图5所示的实施例中，激光源与铅垂面夹角均为Θ，被检测玻璃水平放置，平面镜与被检测玻璃的中心点的切面平行，激光源到切面的距离等于镜面平面与切面的距离，均为L。
[0036]图3是本发明中玻璃翘曲度测试装置的原理图。其反映的是被检测玻璃的翘曲度为O的理想状态。此时，被检测玻璃没有凹面凸面的区分。如图3所示，由激光源发射的入射光与被检测玻璃表面的法线夹角为Θ 1，入射光经被检测玻璃反射后与被检测玻璃表面的法线夹角为Θ 2，经被检测玻璃反射后入射到平面镜表面的光束与法线的夹角为Θ 3，该光束经平面镜反射后与平面镜表面的法线的夹角为Θ4。根据反射定律有:Θ = θ 1= Θ 2= Θ 3= Θ 4。
[0037]设定被检测玻璃(因化学强化类玻璃的产品特性:产品宽度中点位置，沿长度方向的截面截面为一对称性函数，可将检测点的函数切线设为K，函数远端斜率绝对值最大)的斜率为K:理想玻璃的玻璃截面为一条水平线(y值==0，翘曲值函数y=aX2+bX+c，函数abc均为O)。激光发光源入射到测试平台(或者切面)的射线在该平面的投影长度为dl，激光光斑经被检测玻璃反射后的射线在测试平台(或者切面)的投影长度为d2，激光光斑经平面镜反射后入射到位移读取装置的射线在测试平台(或者切面)的投影长度为d3。根据反射投影原则有:dl=d2=d3=L*tan Θ。此处的K值及下文K'、K''的选定主要是通过将被检测玻璃长方向近似抛物线比拟获得:可以根据其他仪器设备测量的具体数值反推函数曲线，当然每片玻璃函数都是近 似而不相同的函数。
[0038]在图3所示的实施例中，由于实验对象是理想玻璃，其翘曲度为0，因此，激光束在位移读取装置上的光斑的照射位置与位移读取装置的O刻度线之间的偏移距离(设定为Λ，下文的Λ'、Λ'丨易为相同概念)为O。
[0039]图4是本发明中玻璃翘曲度测试装置的另一原理图。其反映被检测玻璃有一定翘曲且凹面朝上的情况。如图4所示，由激光源发射的入射光与被检测玻璃表面的法线夹角为Θ 5，入射光经被检测玻璃反射后与被检测玻璃表面的法线夹角为Θ 6，经被检测玻璃反射后入射到平面镜表面的光束与法线的夹角为Θ 7，该光束经平面镜反射后与平面镜表面的法线的夹角为Θ 8。根据反射定律有:Θ 5= Θ 6，θ 7=θ S0
[0040]当光斑照射至被检测玻璃的表面时，该点的斜率(设定K'表示该处的翘曲函数的斜率)所在面为光斑照射的“镜子面”，该处的“光线垂直法面”会进行actan I K' |角度的旋转，入射光与“光线垂直法面”的夹角为θ+actanlK' | ,可得，Θ 6= Θ 5= Θ+actan | K',进而可推导出，9 8= 0 7= 0 6+8(^81111(' I = Θ+2actan I K' |。
[0041]设定被检测玻璃的斜率为K':凹面玻璃长方向截面近似线为抛物线(翘曲值函数y=aX2+bX+c,函数c为0，斜率为2aX+b)。激光发光源入射到测试平台(或者切面)的射线在该平面的投影长度为dl'，激光光斑经被检测玻璃反射后的射线在测试平台(或者切面)的投影长度为d2'，激光光斑经平面镜反射后入射到位移读取装置的射线在测试平台(或者切面)的投影长度为d3'。根据数学原理有dl' =dl,d2/ =d3/ =L*tan0 8。
[0042]在图4所不的实施例中，偏移距尚Δ ' = (dl ' +d2 ' +d3 ' )- (dl+d2+d3)=2d2' -2dl=2L(tan ( 0+2actan|K' )-tan Θ ) =2Ltan (2actan|K')(因为 K 的绝对值很小，趋近于0)。
[0043]图5是本发明中玻璃翘曲度测试装置的再一原理图。其反映被检测玻璃有一定翘曲且凸面朝上的情况。如图5所示，由激光源发射的入射光与被检测玻璃表面的法线夹角为Θ 9，入射光经被检测玻璃反射后与被检测玻璃表面的法线夹角为Θ 10，经被检测玻璃反射后入射到平面镜表面的光束与法线的夹角为Θ 11，该光束经平面镜反射后与平面镜表面的法线的夹角为Θ 12。根据反射定律有:Θ 9= Θ 10，Θ 11= Θ 12。
[0044]当光斑照射至被检测玻璃的表面时，该点的斜率(K'，表示该处的翘曲函数的斜率)所在面为光斑照射的“镜子面”，该处的“光线垂直法面”会进行actan I K'，I角度的旋转，入射光与“光线垂直法面”的夹角为θ-actanlK |。可得，Θ 10= Θ 9= Θ _actan|K |，根据反射原理可得，Θ 12= Θ 11= Θ 9-actan K = Θ -2actan K |。
[0045]设定被检测玻璃的斜率为K'':凸面玻璃长方向截面近似线为抛物线(翘曲值函数y=aX2+bX+c，函数c为0，斜率为2aX+b)。激光发光源入射到测试平台(或者切面)的射线在该平面的投影长度为dl''，激光光斑经被检测玻璃反射后的射线在测试平台(或者切面)的投影长度为d2'，，激光光斑经平面镜反射后入射到位移读取装置的射线在测试平台(或者切面)的投影长度为d3'，。根据反射投影原则有:dl' ' =dl, d2' ' =d3' ' =L*tan ( Θ +actan | ' | )。同理可以推算得出，偏移距离Δ' 1 =2*L*tan(2actanI K' 1 |)。
[0046]由上述实施例可以看出，玻璃的翘曲程度(被测试点的斜率)与所述的偏移距离之间是存在上述函数关系的，可知，在得到偏移距离的具体数据的情况下，就可以根据偏移距离的大小来判断玻璃翘曲程度了。
[0047]需要理解的是，在图3、图4、图5所示的实施例中，因被检测玻璃为脆性不易变形物体(不易受自身重力影响其原本弯曲形状)，故凹/凸面测试可以认定为斜率绝对值相等，斜率正负相反。另外，因其斜率值通常较小(被检测玻璃自身长度的一般与实际翘曲的大小值比值很小很小，经函数变换上述凹面与凸面,可近似看做相等。图3、图4、图5所示的实施例是基于一种模糊数学判定理论，可以取自其他仪器测量数据之样品进行校准，然后再量化放大的倍数，找出判断的偏移距离值，最终达到快速判定产品是否合格的目的。
[0048]图6是本发明中玻璃翘曲度测试方法的流程图。如图6所示，本发明提供的玻璃翘曲度测试方法主要包括以下步骤:开始；s1:激光源发射激光至被检测玻璃的检测点；S2:激光经被检测玻璃反射至反射镜面；S3:激光经反射镜面反射至位移读取装置；S4:读取激光的偏移位置；S5:根据激光的偏移位置计算被测玻璃的翘曲度；结束。
[0049]在本发明的一个实施例中，读取激光的偏移位置包括:记录与位于被检测玻璃的上表面的第一检测点对应的第一偏移位置，记录与位于被检测玻璃的下表面的第二检测点对应的第二偏移位置；根据激光的偏移位置计算被检测玻璃的翘曲度包括:将第一偏移位置、第二偏移位置的中点标记为原点，与所述原点对应的检测点的翘曲度为O;其中，第一检测点与第二检测点位于被检测玻璃的同一纵向切面且位于所述被检测玻璃的同一横向切面。此处的偏移位置可以理解为透射到位移读取装置的光斑所处的点。
[0050]例如，首先如图4所示将被检测玻璃的凹面朝上，激光光斑经被检测玻璃及反射镜子后会显示在位移读取装置的Xl位置，然后如图5所示将被检测玻璃的凸面朝上，激光光斑经被检测玻璃及反射镜子后会显示在位移读取装置的X2位置。根据对称性弯曲特性，取X1、X2两点直线的中点O即为被检测玻璃长度中点的翘曲度为O的位置。因而Xl (或X2)偏离中点O的直线距离则为该反射装置下的翘曲度放大后的偏移距离，该放大程度(XI或X2偏离O点的距离设为Λ)可以作为判断产品翘曲程度的衡量值。
[0051]需要理解的是，通过增大激光源发射的激光与铅垂面的夹角；和/或增大被检测玻璃与发射镜面的距离。Θ越大，偏移Λ越大；L越长，偏移Λ则会越大，检测结果则会越清晰。
[0052]操作者可以根据原点及第一、第二偏移位置，标明翘曲度的刻度；使检测点的位置在第一、第二检测点所在的纵向切面变化，读取与变化后的检测点对应的翘曲度的刻度。例如，可以将事先做好的刻度尺贴到位移读取装置，使得原点位于刻度尺的O点，第一、第二偏移位置位于刻度尺的两端。
[0053]在本发明的另一个实施例中，所述方法包括:根据激光的偏移与原点的相对位置，区分被检测玻璃的凹面及凸面。如图3所示，在确定了原点后，将其标记为O点，当偏移位置位于O点右侧时，判定凹面向上。如图4所示，当偏移位置位于O点左侧时，判定凸面向上。当通过增大激光源发射的激光与铅垂面的夹角；和/或增大被检测玻璃与发射镜面的距离时，可以较高精度地分辨被检测玻璃的凹凸面朝向，避免了待加工丝印玻璃的凹凸方向错误而使得翘曲的玻璃丝印方向颠倒使得产品不合格。
[0054]本发明的装置及方法能够以较高的精准度判定对称性玻璃的翘曲度，且设备简单，操作也较为便捷，操作者只需要读取位移读取装置的光斑的偏移位置就可以得出翘曲度，这样提高了效率，间接降低了生产成本。
[0055]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，对本发明提到的装置的位置或尺寸变换等。所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种玻璃翘曲度测试装置，其特征在于，包括:激光源，配置成产生激光束；定位测试台，配置成:安放被检测玻璃，使得所述被检测玻璃在检测点反射由所述激光源产生的激光束，并使得被反射的激光束与所述被检测玻璃的一个纵向截面所在的平面平行；平面镜，配置成反射所述被检测玻璃反射的激光束；位移读取装置，包括一显示基板，被平面镜反射的激光束照射于该显示基板上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位测试台具有安装被检测玻璃的台面，所述平面镜的镜面所在的镜面平面与所述台面相平行。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，激光源到所述台面的距离等于镜面平面与所述台面的距离。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述台面平行于水平面。
5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述激光源与定位测试台间还设置有至少一个平面镜，用于将激光源发射的激光束经连续反射至所述被检测玻璃；所述定位测试台与位移读取装置之间还设置有至少一个平面镜，用于将激光束经连续反射至所述位移读取装置。
6.—种玻璃翅曲度测试方法,其特征在于,包括: 激光源发射激光至被检测玻璃的检测点；激光经被检测玻璃反射至反射镜面；激光经反射镜面反射至位移读取装置；读取激光的偏移位置；根据激光的偏移位置计算被测玻璃的翘曲度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，读取激光的偏移位置包括:记录与位于被检测玻璃的上表面的第一检测点对应的第一偏移位置，记录与位于被检测玻璃的下表面的第二检测点对应的第二偏移位置；将第一偏移位置、第二偏移位置的中点标记为原点，与所述原点对应的检测点的翘曲度为O ;所述第一检测点与第二检测点位于被检测玻璃的同一纵向切面且位于所述被检测玻璃的同一横向切面；所述激光的偏移位置即为与检测点对应的激光束在位移读取装置上的照射位置与原点之间的位移。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括:根据激光的偏移位置与原点的相对位置，区分被检测玻璃的凹面及凸面。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括:根据原点及第一、第二偏移位置，标明翘曲度的刻度；使检测点的位置在第一、第二检测点所在的纵向切面变化，读取与变化后的检测点对应的翘曲度的刻度。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，包括:增大激光源发射的激光与铅垂面的夹角；和/或增大被检测玻璃与发射镜面的距离。
【文档编号】G01B11/16GK103837091SQ201410072587
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】刘敏 申请人:刘敏