一种薄膜表面微变形的观测装置的制作方法

1.本实用新型属于薄膜外观观察领域，具体为一种薄膜表面微变形的观测装置。


背景技术：

2.塑料薄膜是厚度小于0.25mm的柔性片材，由于薄膜的种类较多，常用的有聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜和聚酯薄膜等，且薄膜的成型加工方式也很多，如挤出法、吹塑法、压延法、流延法和拉伸法等。这就决定了薄膜能广泛应用于光电行业、电子电器行业、玻璃钢行业、建材行业、印刷行业、医药卫生等多个领域。薄膜的外观控制是薄膜出货检验中的必检项，其中薄膜的表面微变形又是薄膜的表观控制中尤为重要的一个组成部分，特别是在光电、电子电器等高端领域。
3.薄膜材质柔软在加工过程中很容易产生表面微变形，常见的可能原因有：加工过程中受力不均匀、生产过程中设备表面损伤导致咯伤转移、厚度累计偏差大、静电设备设置不当、车间净化等级不达标、低分子物的脱落等。而这种表面微变形不易察觉，且极大程度的影响了产品的后续加工使用，特别是在下游涂布过程中膜的表面微变形直接导致涂布不均匀，该处的瑕疵被放大，最终影响产品的品质。因此透明膜表面微变形的观测对于薄膜的生产制造以及外观表征的研究显得十分必要。
4.薄膜表观微变形的观测需要重点关注亮度和角度，而目前主要通过检验人员的经验，寻找合适的光源和观测角度，该观测方法依赖于长期的工作经验，且由于微变形轮廓不明显，只能大概的看出变形的大小，不能量化微变形的尺寸。
5.因此，研究一种薄膜表面微变形的观测装置以解决上述问题具有十分重要的意义。


技术实现要素：

6.本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种薄膜表面微变形的观测装置。
7.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
8.一种薄膜表面微变形的观测装置，包括暗箱和薄膜固定装置，暗箱包括两个相互平行且相对的侧壁，分别为侧壁a和侧壁b；
9.侧壁a的内表面上固定有点光源，侧壁b上开设有与点光源相对的视窗；
10.暗箱内点光源与视窗之间安装有圆形的凸透镜；点光源位于凸透镜的主光轴上，且点光源到凸透镜的距离小于凸透镜的一倍焦距；视窗与凸透镜的主光轴垂直且相交；
11.薄膜固定装置用于将平面形的薄膜固定在暗箱内凸透镜与视窗之间，并使得薄膜与凸透镜的主光轴垂直且相交；
12.点光源、凸透镜、薄膜、视窗四者的相对位置满足：点光源发射的光线经过凸透镜折射后穿过薄膜在视窗上形成圆形的光圈；
13.薄膜的厚度为300微米以下，薄膜越薄效果越明显；
14.视窗为面向薄膜的一侧具有透光特性且背离薄膜的一侧具有成像特性的板。
15.作为优选的技术方案：
16.如上所述的一种薄膜表面微变形的观测装置，暗箱还包括盖板和底板。
17.如上所述的一种薄膜表面微变形的观测装置，薄膜固定装置包括安装在凸透镜与视窗之间的夹膜器和支架，支架用于支撑夹膜器，夹膜器用于夹持薄膜；盖板的上表面或下表面上设有两道相互平行且垂直于侧壁b的滑轨，各滑轨内都安装一个滑块，支架的数量为两根，两根支架的顶端分别与一个所述滑块固定连接；盖板的上方设有手柄，手柄同时与两个所述滑块固定连接；盖板的上表面上设有平行于滑轨的刻度尺；
18.或者薄膜固定装置包括分别安装在暗箱上下两侧的驱动辊和从动辊，盖板和底板上设有供薄膜穿过的通孔，如此可实现薄膜的连续观测，通过驱动辊和从动辊带动薄膜连续运行，在运行过程中实时观测有无暗影出现，进而判断薄膜表面是否存在微变形。
19.如上所述的一种薄膜表面微变形的观测装置，暗箱的内表面为黑色哑光表面，可减少光的散射和外界光照的影响。
20.如上所述的一种薄膜表面微变形的观测装置，暗箱具有立方体结构。
21.如上所述的一种薄膜表面微变形的观测装置，点光源的光照强度为100~1000lux，如果视窗上暗影成像不清晰，可以加大光源的光照强度。
22.如上所述的一种薄膜表面微变形的观测装置，点光源到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的50%~90%，薄膜到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的50%~150%，视窗到凸透镜的距离为凸透镜的一倍焦距的200%~400%。
23.如上所述的一种薄膜表面微变形的观测装置，视窗为厚度为1mm且透光率为30%~70%的半透明白色磨砂亚克力板、pet扩散板或硫酸纸。
24.本实用新型的原理如下：
25.如图4所示，本实用新型控制点光源位于凸透镜的主光轴上，且点光源到凸透镜的距离小于凸透镜的一倍焦距，根据凸透镜成像原理可知，点光源发射的光线经过凸透镜后会形成光路宽度大于平行光的均匀的发射光，且光路宽度逐渐增大，这种发射光穿过薄膜时，如果薄膜表面无微变形，光线会均匀投射，视窗上无暗影出现，如果薄膜表面有微变形，微变形部分会使得光线发生反射和折射，破坏光线原有的路径，而微变形的边缘部分正常路径的光线投影在视窗后就会呈现出暗影，暗影的形状即微变形的具体形状，由于光路宽度自薄膜向视窗逐渐增大，因此视窗上呈现的暗影的尺寸大于薄膜表面微变形的实际尺寸，测量视窗上呈现的暗影的尺寸相对较为容易，且结果较为准确，通过计算可得到视窗上呈现的暗影的尺寸相对于薄膜表面微变形的实际尺寸的放大倍数，进而可根据放大倍数、视窗上呈现的暗影的尺寸计算得到薄膜表面微变形的实际尺寸。此外，根据凸透镜成像原理可知，点光源到凸透镜的距离小于凸透镜的一倍焦距时，点光源不会在视窗上呈现实像，进而不会影响薄膜的观测效果。
26.微变形的实际尺寸可根据相似三角形原理推得（即利用相似三角形的底边和高成正比这个原理，把光线延长相交），推算原理如图5所示。
27.微变形的实际尺寸s1的计算公式如下：
28.；
29.式中，d2为凸透镜到视窗的距离，d3为凸透镜的直径，d1为凸透镜到薄膜的距离，d4为点光源发射的光线经过凸透镜折射后穿过薄膜在视窗上形成圆形的光圈的直径，d1~d4的单位相同，s2为暗影的尺寸。
30.有益效果
31.本实用新型的一种薄膜表面微变形的观测装置可作为控制薄膜外观微变形的有利手段，传统的薄膜微变形的观测方式是通过检验人员的经验，寻找合适的光源和观测角度，此方法依赖于长期的工作经验，且由于微变形轮廓不明显，只能大概的看出变形的大小，不能量化微变形的尺寸。本实用新型的装置操作简单高效，可避免人为原因导致微变形漏检，直观地进行微变形大小的测量。
附图说明
32.图1为薄膜表面微变形的观测装置的主视图；
33.图2为薄膜表面微变形的观测装置的俯视图；
34.图3为薄膜、薄膜固定装置、滑块和手柄的连接结构示意图；
35.图4为本实用新型的观测装置的原理图，其中，中间粗线部分代表瑕疵；
36.图5为本实用新型的观测装置的推算原理图；
37.其中，1-暗箱，2-光源，3-凸透镜，4-视窗，5-盖板，6-刻度尺，7-滑轨，8-滑块，9-夹膜器，10-手柄。
具体实施方式
38.下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
39.实施例1
40.一种薄膜表面微变形的观测装置，如图1~3所示，包括内表面为黑色哑光表面的具有立方体结构的暗箱1和薄膜固定装置；
41.暗箱1包括盖板5、底板和两个相互平行且相对的侧壁；
42.两个相互平行且相对的侧壁分别为侧壁a和侧壁b；侧壁a的内表面上固定有光照强度为100~1000lux的点光源2，侧壁b上开设有与点光源2相对的视窗4；
43.暗箱1内点光源2与视窗4之间安装有圆形的凸透镜3；点光源2位于凸透镜3的主光轴上，且点光源2到凸透镜3的距离为凸透镜3的一倍焦距的50%~90%；视窗4与凸透镜3的主光轴垂直且相交，视窗4到凸透镜3的距离为凸透镜3的一倍焦距的200%~400%；
44.薄膜固定装置用于将平面形的薄膜固定在暗箱1内凸透镜3与视窗4之间，并使得薄膜与凸透镜3的主光轴垂直且相交；薄膜到凸透镜3的距离为凸透镜3的一倍焦距的50%~150%；薄膜固定装置包括安装在凸透镜3与视窗4之间的夹膜器9和支架，支架用于支撑夹膜器9，夹膜器9用于夹持厚度为300微米以下的薄膜；
45.盖板5的上表面或下表面上设有两道相互平行且垂直于侧壁b的滑轨7，各滑轨7内都安装一个滑块8，支架的数量为两根，两根支架的顶端分别与一个滑块8固定连接，需知，
为光圈的直径，d1~d4的单位相同，s2为暗影的尺寸，且通过菲林尺读取的。
63.为了验证本方案的测试准确性，请专业培训的质检人员取单张a4样品，在充足的光源下，通过寻找多角度仔细的观察找到一个微变形，通过记号笔圈出微变形，再取下样品与菲林尺比较，微变形大小0.15mm2。
64.将该样品放置于本实用新型的薄膜表面微变形的观测装置中，获得如下数据：
65.d1=100mm；
66.d2=200mm；
67.d3=50mm；
68.d4=100mm；
69.s2=2mm2；
70.代入上述公式计算得到微变形的尺寸s1为0.15mm2。
71.对比可以看出，本实用新型的薄膜表面微变形的观测装置的准确性较高，按本实用新型的方法得到的“微变形的实际尺寸s
1”与“实际测量的尺寸”很接近。