​日本折原 FSM-6000X UTG 柔性玻璃应力测试仪

一、核心物理原理

1. 光弹性效应与双折射现象

• 应力诱导双折射：玻璃内部的应力分布使光分解为两个正交偏振方向（快轴和慢轴）的光波，产生光程差 Δ。

• 应力计算公式：表面应力（CS）与光程差 Δ 的关系为：CS=B⋅dΔ
  其中，B 为玻璃材料的光弹性常数（如锂铝硅玻璃约为 3.5×10⁻¹² m²/N），d 为玻璃厚度。

2. 应力层深度（DOL）的光学反演

• 紫外光（365nm）：穿透深度约 5-50μm，聚焦于玻璃表层应力分析。

• 红外光（790nm）：穿透深度达 10-200μm，用于深层应力分布检测。

• 应力衰减曲线：软件通过不同波长下的光程差变化，反演应力随深度的衰减趋势（如高斯拟合曲线），实现 DOL 测量精度 ±2μm。

二、关键技术模块

1. 多波段光学系统

• 三光源配置：

• 365nm 紫外光：检测二次强化玻璃（如 NaNO₃+KNO₃工艺）的表层应力。

• 596nm 可见光：适用于常规化学强化玻璃的应力分布分析。

• 790nm 红外光：穿透更深应力层，满足 UTG 折叠屏（厚度≤100μm）的深层应力检测需求。

• 高折射率棱镜组：
  采用 S-LAL-10 玻璃棱镜（折射率 1.72@589.3nm），配合抗污染设计，避免浸液渗入光路导致的测量偏差。棱镜尺寸 7×12mm，确保光程稳定性。

2. 偏振与补偿模块

• 偏振光调制：
  由起偏器、1/4 波片和检偏器组成的光路系统，通过旋转检偏器观察干涉条纹移动方向，量化光程差 Δ。

• 电子式调光技术：
  替代传统光学滤光片，通过电压调节液晶器件实现波长切换，响应速度提升 3 倍以上，且避免机械磨损。

3. 智能检测与数据处理

• 条纹分析算法：
  内置 FPGA 芯片通过快速傅里叶变换（FFT）实时解析干涉条纹，10ms 内生成应力 - 深度曲线。AI 机器学习模型可识别微裂纹早期特征，误判率降至 1% 以下。

• 动态补偿机制：
  针对 UTG 柔性玻璃的弯曲特性，软件自动修正因材料形变导致的测量偏差，并支持 - 40℃至 85℃温度补偿，确保极端环境下的精度。

三、创新应用与行业价值

1. UTG 折叠屏检测的突破

• 边缘应力集中识别：
  设备可检测玻璃边缘 < 0.1mm 区域的应力峰值，通过优化算法将碎裂风险降低 33%。例如，在 30μm 超薄 UTG 检测中，良品率从 70% 提升至 98%。

• 动态应力监测：
  集成光纤光栅传感器，实时追踪 UTG 在折叠过程中的应力变化，提前 1000 次循环预测裂纹扩展路径。

2. 全流程质量管控

• 自动化产线适配：
  支持与 MES 系统对接，自动上传检测数据（CSV/Excel 格式），生成应力分布云图及历史趋势报告，实现从原材料到成品的全生命周期追溯。

• OK/NG 自动判定：
  预设行业标准（如 CS≥700MPa、DOL≥15μm），设备 1 秒内完成合格性判断，显著提升产线效率。

3. 复杂材料检测能力

• 双强玻璃分析：
  内置锂铝硅双强玻璃工艺数据库，通过选择离子交换次数（如 K⁺交换 2 次）直接调用专属算法，减少人工参数调整。

• 光伏组件可靠性测试：
  结合 790nm 红外光穿透能力，分析钢化玻璃在湿热环境下的应力衰减，延长光伏组件使用寿命。

四、技术参数与验证

• 测量精度：

• 表面应力（CS）：±10MPa（标准片校准）

• 应力层深度（DOL）：±2μm（标准片校准）

• 校准体系：
  使用康宁大猩猩玻璃标准片进行光路标定，确保光程差测量误差≤±0.1nm。

• 数据溯源：
  设备标配进口报关单及日本原厂授权书，可通过折原官网验证代理资质。

五、典型应用场景

1. UTG 折叠屏生产：
   检测玻璃边缘应力集中，优化强化工艺参数，降低碎裂风险。

2. 汽车玻璃质量控制：
   分析夹层玻璃的应力分布，满足 ISO 12543-4:2021 标准。

3. 光伏组件研发：
   量化钢化玻璃在湿热循环后的应力衰减，提升产品可靠性。

六、操作流程与注意事项

1. 样品制备：

• 用真空吸附载具固定 UTG 玻璃，避免机械应力干扰。

• 使用自动滴液器（FSM-DP01）控制浸液量，防止气泡产生。

2. 校准与测量：

• 开机后插入标准片进行自动校准，确保光弹性常数和厚度参数准确。

• 选择对应光源组合（如 UTG 检测用 365nm+596nm），启动逐点扫描模式。

3. 环境控制：
   温湿度需稳定在 23±2℃、40-60% RH，避免光学元件受潮。