小唐老师:如何看你的汽车玻璃光学好不好~(2017.7.26)

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玻璃是非常有意思的零件,不知道开车时候你有没有意识到,它是汽车上唯一你和外界沟通的媒介
通过它,你才能看到周边路况、路上行人等信息。
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因为一直被盯着,所以玻璃(尤其是前挡玻璃)的光学性能尤为重要。
光学不好的玻璃,容易让驾驶员产生视觉疲劳,严重的还会使驾驶员对车外物体距离判断产生偏差,引发车祸。
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在这个“热火朝天”的天气里,不妨再挑战一些,跟着小唐老师来到室温55℃的汽车玻璃生产现场。来探究玻璃光学的秘密。
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汽车玻璃制造商一般有以下几种方式来测试玻璃的光学性能。

1
马波斯电子检具
马波斯其实是家意大利公司,是全球领先的精密测量仪器供应商,传感器是其拳头产品
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马波斯探头

汽车玻璃制造商用来测量玻璃的型面的电子检具(如下图),常常会用到马波斯的传感器。久而久之,就将整个电子检具命名为马波斯电子检具
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马波斯传感器最大特点是精度高稳定、还有。审核时小唐老师从设备人员那了解到,一个马波斯探头大概3000元,一个电子检具要用到几十个这样的探头。
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其测试原理其实相对简单,当玻璃放到电子检具上的时候,玻璃背面的各一个个马波斯探头(相对均匀的排布)接触到玻璃,测量出玻璃各个区域的“型面”信息,并与系统里存储的数模信息(理想的玻璃型面)进行比对。

对于超出公差范围的地方,便在边上的电脑显示器上用红点标识出来。整个测试非常迅速,小唐老师有见过上下玻璃动作都是机械手完成的,自动化程度非常高。
马波斯电子检具测的是型面尺寸,其本质是型面光学(相对于透射光学),一般在后挡钢化玻璃中应用较多。

2
ISRA检测
ISRA同样是家公司,一家擅长智能机器视像系统的德国公司。
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ISRA检测常常用于前挡夹层玻璃的光畸变测试,其测试原理相对复杂,有兴趣的朋友不防来挑战一下。
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ISRA在线扫描仪

光线在穿透玻璃的时候产生的透镜效应(如下图),其光线的传播方向产生偏折,这种现象称为屈光现象
从透镜中心到光聚集之焦点这段距离称作焦距

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接着我们便定义另一个概念——屈光度。
屈光度=1/焦距长度
其单位为dpt,1mdp代表1千米的焦距。
第一个概念讲完了,目的是引出第二个概念。通过光强变化来表征缺陷
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从上图我们可以看出,从左测光射到玻璃上后。后侧去接收折射出来的光,光强会有变化,凸面处光强会变强,凹面光强变弱(散掉了)。
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以整块玻璃为例,通过光强变化可以反映出玻璃的凹凸情况。
实际测试时,没那么简单。入射光会经过多个光栅,涉及到摩尔定理(由两块光栅产生的干涉效应),如下图。
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干涉现象演示

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干涉后投射示意图

正常有规律的摩尔信号是规则的,但经过玻璃时,表面有凹凸时,总会有些偏差(如下图)。
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将摩尔曲线转变成型面的灰度图,再加上颜色区分,就得到光学彩色图了。
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原理讲完了,下面我们来看看ISRA检测的重要指标。
    – Max——最大值
    – RoC——变化比率(对比度)
Max是一个绝对值,和理想位置相比,偏离最大的值。
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RoC是一个相对值,表征的是和临近区域相比,变化最大(最快)的地方,它反映的是个变化的趋势。

小唐老师再举个生活的例子帮大家理解一下。
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黄山很高,这个高相当于Max,相对于地面来讲的。
但是你可以一步步爬上去,不会特别害怕,因为他的高度变化还是缓慢的。
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蹦极的高度远没有黄山高,但是蹦的人很害怕,为什么?因为它的高度变化非常快,前半段就是自由落体,可以类比于RoC。

3
网格法
在大众TL-957标准里,有这么一个测试方法,在一个暗室中,顶部排布了一英寸30mm×30mm 的方格,用灯照亮,在方格下方放置要检验的玻璃,这时在玻璃的表面就会有方格反射在上面。

如果玻璃整个型面过渡光滑、平顺那么方格就一点也不会变形,反之方格就会扭曲或是产生不和谐。
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测试示意图

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光学不好的玻璃

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光学较好的玻璃

与方法1、2比,网格法更多是定性的,靠人眼看后主观来判断,但是却有直观、方便,投入小的特点。
再简单一些,有些公司直接看玻璃上反射出来的灯管直不直来判断光学性能。
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汽车玻璃的检测项目其实远不止此,除了上面提到的光畸变外,还得进行可见光透射比、副像偏离、颜色识别、耐磨性、耐热性、耐温性、耐辐照性、人头模型冲击、耐穿透性、抗冲击性等项目的测试。
这里就不一一介绍了。下图是我们公众号的二维码,欢迎扫码关注。
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