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光谱共焦测量3D曲面玻璃轮廓度

时间:2019-03-12      来源:苏州迪森特      关键词:光谱共焦测量3D曲面玻璃轮廓度      浏览量:182

一、3D曲面玻璃及其轮廓度

3D曲面玻璃拥有轻薄、透明、防炫、抗指纹和不易刮划等优势,同时在热弯成型阶段可选择多种石墨模具,可制作大R角和多形状的曲面玻璃,使得产品具有新颖外观和出色触控手感。

3D曲面玻璃除了在外观和触感方面独具优势之外,还因其对手机信号屏蔽小的特性,成为现在乃至5G通信时代手机背板材料的热门选择。5G通信时代更高的网络传输速率要求手机背板对信号的屏蔽尽可能降低,而金属材料背板对信号的屏蔽性较高。3D曲面玻璃对信号的影响极小,因此成为取代金属材料背板的不二选择。

相较于2D屏幕,2.5D屏幕存在扫边、抛光和丝印等工序,3D曲面屏则是在2.5D屏的基础上增加了热弯成型和贴合工艺。3D曲面玻璃的生产工艺包括原材料CNC——3D热弯成型——曲面抛光——曲面印刷——曲面贴合等工序。

在3D曲面玻璃的热弯成型工序中,由于石墨模具设计和压制过程中的温度控制等问题,3D曲面玻璃可能存在“翘角”不良或翘曲问题。这将大大影响之后的曲面贴合工序效率,若不能完全贴合,3D屏可能存在触控问题。因此需要对3D曲面玻璃的轮廓度进行测量,确保实际轮廓线在公差带范围内。

二、测量难点

1.反光

3D曲面玻璃表面光滑,反光强,若采用激光三角和结构光测量方法,反光表面的漫反射信号将对测量信号造成严重干扰,测量数据精度较差。而光谱共焦测量技术利用表面反光进行测量,适合玻璃表面的测量任务。

2.大角度弧面

3D曲面玻璃在两面或四面采用热弯成型,R角为20度至40度不等,大角度的弧面要求光谱共焦传感器拥有较大的可测倾角。光谱共焦传感器因其光学系统设计所限,大的可测倾角和大的量程范围不可兼得,一般适用于3D曲面玻璃的传感器型号量程为1400~4000微米,与之匹配的角度则为±25~±21度。因此为了测量大角度的弧面,需要利用光谱共焦传感器搭建测量模块。

3.在线测量

为了控制良品率,3D曲面玻璃需要在线测量。测量单块3D曲面玻璃的长、宽、高、R角和轮廓度等多个项目的在线测量时间为3-10秒,对测量系统效率提出了较高的要求。此外,在线测量还要求极高的系统稳定性,避免宕机对正常生产造成影响。

三、测量方案

1.旋转样品方案

在利用光谱共焦测量技术对大角度弧面进行测量时,弧面的某一临界点的光线将无法反射回光学系统,因此将失去该点的测量信号。为了保持弧面上的点始终在传感器的最大可测倾角范围内,需要借助旋转装置转动3D盖板,然后利用特定算法计算出弧面上点的xyz坐标。

旋转样品方案的优点在于测量大角度弧面时不需要多轴运动,只需要旋转电机工作即可,系统设计较简单,适合多种不同弧度的产品测量。但与此同时,该方案对旋转电机精度要求高,还需对旋转半径进行精确计算,在对非圆弧面的测量精度较差。此外,由于需要夹持3D曲面玻璃进行旋转,夹持上下料过程耗费时间较长,对在线测量的效率响应度低。

2.多传感器阵列方案

与旋转样品方案相比,多传感器阵列方案不需要对样品进行旋转,而是将3个传感器按照左-中-右的方式组成阵列,其中左右两个传感器倾斜45度角进行固定。三个传感器经标定后的测量点在同一条直线上,后期在数据处理时统一坐标。当样品弧面部分经位移平台运动至传感器阵列下方,左侧或右侧的传感器因其已经倾斜45度,弧面上点的法线与入射光线的夹角在传感器最大可测倾角范围内,因此可对弧面上的所有点进行测量。


多传感器阵列方案的优势在于测量结构简单,样品只需经位移平台运动即可完成测量,对在线测量效率的响应度高。但难点在于传感器阵列的标定和后期坐标统一,以及弧面上的各点到需在相应传感器的量程范围内。

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