各個產業都可能用到玻璃, 窗戶、智慧型手機、光學鏡頭外,玻璃基板、玻璃纖維等日常肉眼看不到的特殊零件與材料等,應用範圍廣。
玻璃的彈性與韌性差,容易破損,卻需要頻繁且仔細地檢查強烈光澤表面上的細小損傷,需要檢查人員的超高技巧及優良的檢查設備。
在此以玻璃斷面分析的基礎知識,介紹最新4K數位顯微鏡「VHX系列」的不良分析課題解決案例。

玻璃產品的不良分析與破裂面分析

玻璃的破裂面分析

相較於鋼或鋁等素材,當施加超出機械強度的拉力時,玻璃不會變形,而直接破裂。因玻璃是缺乏韌性和彈性的脆性素材,不變形且施加的力量幾乎全轉為破壞。
撞擊時的損傷也一樣,玻璃不會凹陷變形,容易出現傷痕,一旦有傷痕,便由該處即刻破裂。此外未受撞擊或摩擦,看似沒有傷痕的玻璃,放大觀察也能看到無數細微的傷痕(Griffith crack - 格利菲潛在裂紋),可能導致玻璃的理論強度降至近1/100。
此外,因玻璃幾乎不會變形,直接破裂,與鋁等延性素材不同,斷裂面會留下大量導致破裂的原因。「裂痕」、「鏡面」、「霧面」、「梳紋」等圖案顯示衝擊強度、速度、方向,而「肋紋」等圖案形狀則顯示破壞進行的速度與方向。

所謂玻璃破裂面分析,實為正確掌握斷裂面狀態,觀察這些圖案的方向、大小、數量與圖形,考察破損的狀況。因此使用高精度顯微鏡或數位顯微鏡觀察斷裂面,對玻璃產品的不良分析,是不可或缺的做法。

玻璃斷裂面(20×)
玻璃斷裂面(20×)

4K數位顯微鏡的玻璃產品不良分析案例

玻璃廣泛使用於各種產品和零件,以觀察破裂玻璃的斷裂面、傷痕、端面研磨狀況為例,在此介紹玻璃產品的不良分析範例。包含平常肉眼不可見的玻璃產品,如玻璃基板的圖形與標記、玻璃纖維等,使用4K數位顯微鏡的不良分析案例。

玻璃破裂面分析

一般的數位顯微鏡解析度不足,不易取得清晰影像。
4K數位顯微鏡「VHX系列」以大景深與高解析度觀察的HR鏡頭與4K CMOS,搭配「即時景深合成」功能,簡單的操作即可瞬間取得目標物整體全對焦的高精細4K影像。
對斷裂面出現的細微資訊,也可進行高精細觀察、分析。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的即時景深合成
玻璃之斷裂面(20×)
玻璃之斷裂面(20×)

玻璃內礦物的分析

玻璃內的礦物觀察必須立體對焦。一般顯微鏡只能局部對焦。導致工時冗長,操作費心。
使用4K數位顯微鏡,以大景深與「即時景深合成」功能,高倍率下也可對玻璃內所有礦物全幅對焦,取得清晰的4K影像。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的即時景深合成
一般(200×)
一般(200×)
即時景深合成(200×)
即時景深合成(200×)

玻璃瓶損傷分析

玻璃瓶表面經過多段研磨製程,使其平滑有光澤。但此光澤卻是使不良分析困難的原因之一。
以往的顯微鏡和數位顯微鏡進行觀察、分析時,會受到玻璃瓶表面的強烈反射光干擾。其中以導致無法觀察、分析的環狀反射光為重大課題。
使用最新的4K數位顯微鏡「VHX系列」,以「去除反射」功能去除反射光。玻璃瓶上的細微損傷也可清晰觀察。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的去除環狀功能
一般(50×)
一般(50×)
去除環狀(50×)
去除環狀(50×)

熔融石英的微裂痕分析

一般的數位顯微鏡進行高倍率觀察,因解析度不足,不易取得清晰影像。
4K數位顯微鏡「VHX系列」具備可進行高解析度拍攝的高解析度HR鏡頭與4K CMOS。如玻璃的微裂痕般極細微的目標物,也可以高精細影像觀察。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的微裂痕分析
以往的數位顯微鏡(200×)
以往的數位顯微鏡(200×)
「VHX系列」的高精細拍攝(200×)
「VHX系列」的高精細拍攝(200×)

玻璃端面研磨損傷分析

4K數位顯微鏡「VHX系列」可使用多樣化的功能,清晰地捕捉細微的缺陷,執行正確且更快的觀察、分析、評估。
單鍵即可以全方位照明取得複數影像的「多重照明」功能,只要選出最適合分析的影像即可,大幅縮短測試照明條件的程序。即使在選擇、儲存影像後,也可調閱自動儲存的不同照明條件的影像,進行各種量測。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的玻璃端面研磨損傷分析
以往的數位顯微鏡
以往的數位顯微鏡
「VHX系列」之多重照明拍攝
「VHX系列」之多重照明拍攝

玻璃基板的圖形標記分析

4K數位顯微鏡「VHX系列」可在指定範圍內自動進行目標物的面積量測與計數。
根據影像亮度與顏色進行二值化處理,並以其算出面積、最大直徑、最小直徑等參數,排除不必要的目標物,或將重疊的目標物分離。還能使用過去的影像資料,以相同條件進行分析。
量測值可輸出為表格、直方圖,定量掌握粒度分布的特徵。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的玻璃圖形標記分析
觀察畫面
觀察畫面
計數畫面
計數畫面
影像二值化之粒子分析與直方圖顯示
影像二值化之粒子分析與直方圖顯示

具備高解析度的HR鏡頭與4K CMOS的「VHX系列」,在一般的數位顯微鏡會遭遇解析度不足的情況下,也可順利進行高解析度拍攝。如玻璃纖維般的纖細目標物,也可用高精細影像觀察。

4K數位顯微鏡「VHX系列」的玻璃纖維分析
「VHX系列」的高精細拍攝
「VHX系列」的高精細拍攝

只要這1台,完成觀察、分析、製作報告

相較於以往的顯微鏡或數位顯微鏡,高精細4K數位顯微鏡「VHX系列」可做到高效率化,消除人為誤差的正確不良分析。
以最新技術取得高精細4K影像,玻璃產品能簡單地自動量測面積與計數,快速取得進階的分析結果。
拍攝、量測所得資料能輕鬆產出報告,有助於品質保證,發生問題時可尋得原因並改善製程。
搭配多種功能的「VHX系列」,成為玻璃產品不良分析的強力夥伴。詳細說明請下載型錄,或洽詢KEYENCE。