Điện thoại thông minh đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Tuy nhiên, màn hình điện thoại rất dễ bị trầy xước, nứt vỡ hoặc hư hỏng khi xảy ra va đập.
Kính cường lực bảo vệ màn hình được thiết kế để hấp thụ và phân tán lực tác động, tạo thành một lớp bảo vệ bổ sung cho màn hình điện thoại. Để bảo đảm sản phẩm có khả năng bảo vệ tối ưu, việc nghiên cứu và đánh giá các đặc tính cơ học của kính cường lực là rất quan trọng.
Trong nghiên cứu điển hình này, được thực hiện với sự hợp tác của NobbyTech, nhà phân phối của chúng tôi tại Nhật Bản, công nghệ tương quan ảnh số 3D, hay 3D DIC – 3D Digital Image Correlation, đã được sử dụng để phân tích đặc tính biến dạng của kính cường lực khi chịu tải uốn.
Mục tiêu
Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá trường biến dạng trên toàn bộ bề mặt của kính cường lực trong quá trình thử nghiệm uốn bằng công nghệ 3D DIC.
Phương pháp này cho phép đo và trực quan hóa sự dịch chuyển, độ uốn và mức độ biến dạng tại từng vị trí trên bề mặt mẫu, thay vì chỉ đo tại một vài điểm riêng lẻ.
Mô tả nghiên cứu điển hình
Mẫu thử là một tấm kính cường lực có kích thước khoảng 140 × 70 mm, loại thường được sử dụng để bảo vệ màn hình điện thoại thông minh.
Hệ thống phân tích sử dụng công nghệ tương quan ảnh số 3D (3D DIC), bao gồm hai camera tốc độ cao Phantom T3610 được đồng bộ hóa. Hình ảnh được ghi ở độ phân giải 1280 × 800 pixel với tốc độ 2.000 khung hình mỗi giây (fps).
Cấu hình này cho phép theo dõi chính xác sự dịch chuyển trên bề mặt mẫu theo cả ba trục x, y và z. Hai camera được bố trí ở các góc quan sát khác nhau nhằm ghi nhận chính xác các biến dạng theo phương vuông góc với bề mặt, tức hiện tượng mẫu bị uốn cong ra khỏi mặt phẳng ban đầu.
Dữ liệu thu được cung cấp thông tin chi tiết về khả năng biến dạng và đặc tính cơ học của tấm kính trong suốt quá trình thử nghiệm uốn.
Hình 1: Kính bảo vệ màn hình
Quy trình phân tích từng bước
1. Ghi hình bằng công cụ High-Speed Capture
Khi sử dụng camera tốc độ cao, công cụ High-Speed Capture cho phép ghi hình và tải video trực tiếp từ camera về hệ thống.
Video sau đó được sử dụng để tạo dự án trong phần mềm MercuryRT. Thông qua quy trình xử lý tiêu chuẩn của công nghệ tương quan ảnh số 3D (3D DIC), phần mềm có thể phân tích trường dịch chuyển và biến dạng trên toàn bộ bề mặt mẫu thử.
2. Trực quan hóa biến dạng trong không gian 3D
Dữ liệu hình ảnh thu được được xử lý để xây dựng các biểu đồ 3D thể hiện vector dịch chuyển.
Các vector này cho biết cả hướng và độ lớn của chuyển vị, qua đó giúp quan sát rõ cách tấm kính bị uốn và phản ứng như thế nào dưới tác dụng của tải trọng.
3. Phân tích trường biến dạng toàn bề mặt
Các công cụ phân tích nâng cao của MercuryRT được sử dụng để tính toán và lập bản đồ sự phân bố biến dạng trên toàn bộ bề mặt tấm kính.
Kết quả giúp xác định những khu vực có mức biến dạng lớn nhất, đồng thời phát hiện các vị trí có xu hướng xảy ra tập trung ứng suất, nơi mẫu có nguy cơ nứt hoặc hư hỏng cao hơn.
4. Biểu diễn kết quả bằng đồ thị
Quá trình phân tích cũng tạo ra các đồ thị chi tiết về chuyển vị và biến dạng.
Các đồ thị này cung cấp dữ liệu định lượng để đối chiếu và làm rõ những hiện tượng quan sát được trên hình ảnh trực quan, giúp đánh giá chính xác hơn đặc tính cơ học của tấm kính trong quá trình thử nghiệm uốn.
