Pojęcie stresu
Omawiając koncepcję stresu, nieuchronnie musimy uwzględnić napięcie. Naprężenie odnosi się do siły generowanej w obiekcie, aby przeciwstawić się odkształceniu pod wpływem sił zewnętrznych. Z drugiej strony odkształcenie odnosi się do względnych zmian kształtu i rozmiaru obiektu pod wpływem sił zewnętrznych. Te dwie koncepcje, jako ważne parametry opisu i pomiaru zachowania i wydajności materiałów poddawanych naprężeniom, są szeroko stosowane w dziedzinie inżynierii materiałowej.
Naprężenie soczewki
W dziedzinie inżynierii materiałowej naprężenie jest ważnym pojęciem. Produkcja soczewek żywicznych jest ważnym kierunkiem zastosowań w tej dziedzinie, wymagającym odpowiedniej wiedzy na temat materiałów soczewkowych. Obecnie najpopularniejsze soczewki dostępne na rynku są wykonane głównie z materiałów żywicznych. Podczas procesu produkcyjnego nie da się uniknąć powstawania naprężeń w soczewkach. Szczególną obawę budzi fakt, że efektu naprężenia soczewek nie można rozpoznać gołym okiem i można go skutecznie monitorować jedynie za pomocą specjalistycznego sprzętu do testów optycznych, takiego jak miernik stresu. Podczas procesu produkcyjnego soczewki mogą generalnie wykazywać dwa rodzaje zjawisk naprężeń wewnętrznych: naprężenia orientacyjne i naprężenia skurczowe. Te dwa rodzaje naprężeń mogą mieć pewien wpływ na jakość i działanie soczewek, dlatego należy poświęcić im odpowiednią uwagę.
① Stres orientacyjny
Podczas procesu formowania materiałów żywicznych łańcuchy molekularne poddawane są działaniu wysokiego ciśnienia i dużych sił ścinających, co powoduje, że ulegają drastycznym zmianom. W związku z tym, że łańcuchy molekularne materiału zostają zamrożone w stanie nieuporządkowanym i zrelaksowanym, zanim w pełni powrócą do stanu naturalnego, powstają szczątkowe naprężenia orientacyjne. Zjawisko to jest szczególnie widoczne w materiałach PC.
Proste wyjaśnienie:
Soczewka wykonana jest z materiału żywicznego. Podczas procesu formowania przejście od soczewki płynnej do stałej wykazuje niepełną jednorodność, co powoduje naprężenia wewnętrzne. To wewnętrzne naprężenie objawia się jako nacisk z obszarów o większej gęstości na obszary o mniejszej gęstości.
②Naprężenie skurczowe
Podczas procesu produkcji materiałów żywicznych łańcuchy molekularne przechodzące od topnienia do chłodzenia mogą doświadczać nierównomiernego rozkładu temperatur chłodzenia ze względu na różnice w grubości ścianek produktu lub kanałów wody chłodzącej. W rezultacie ta różnica temperatur może prowadzić do różnego stopnia skurczu w różnych obszarach. Różnica w szybkości skurczu pomiędzy różnymi obszarami może powodować naprężenia własne w wyniku działania sił rozciągających i ścinających.
Proste wyjaśnienie:
Podczas procesu chłodzenia podczas produkcji soczewek czynniki takie jak różnice w grubości soczewki i ich związek z wewnętrznym sprzętem chłodzącym, na przykład szybsze chłodzenie w niektórych obszarach i wolniejsze chłodzenie w innych, mogą prowadzić do generowania naprężeń wewnętrznych.
Eliminacja naprężenia soczewki
1. Optymalizacja technik produkcji
Aby ograniczyć powstawanie naprężeń wewnętrznych podczas produkcji soczewek, producenci soczewek stale optymalizują i udoskonalają techniki produkcji. Podczas procesu produkcji soczewki przechodzi ona trzy etapy utwardzania w wysokiej temperaturze. Pierwszy proces utwardzania przekształca soczewkę ze stanu ciekłego w stan stały i eliminuje wewnętrzne naprężenia w ciele stałym. Kolejne dwa utwardzania mają na celu wielokrotną eliminację naprężeń wewnętrznych, uzyskując w ten sposób najbardziej jednolitą strukturę wewnętrzną soczewki.
2. Relaksacja naprężenia soczewki
Zgodnie z wyjaśnieniem prawa Hooke'a w fizyce, w warunkach stałego odkształcenia naprężenie stopniowo maleje z upływem czasu, co jest zjawiskiem znanym jako krzywa relaksacji naprężeń. Oznacza to, że efekty naprężenia orientacji i skurczu powstające podczas procesu produkcji soczewki stopniowo słabną wraz ze wzrostem czasu przechowywania soczewki po formowaniu. Czas relaksacji naprężenia soczewki jest ściśle powiązany z odkształceniem i naprężeniem zewnętrznym. W normalnych okolicznościach naprężenia w soczewce zmniejszą się do minimum po około trzech miesiącach od zakończenia produkcji soczewki. Dlatego też, ogólnie rzecz biorąc, naprężenia wewnętrzne w soczewce są zasadniczo eliminowane po opuszczeniu fabryki.
Generacja stresu w okularach
Mając wiedzę na temat naprężenia soczewki, wiemy, że wpływ naprężenia na poszczególne produkty soczewkowe jest stosunkowo niewielki, a nawet można go uznać za nieistotny. Dlatego w krajowej normie dotyczącej soczewek w Chinach parametry naprężenia nie są uwzględniane w kryteriach kwalifikacji. Jaka jest więc podstawowa przyczyna stresu związanego z okularami? Jest to głównie ściśle związane z technologią procesu indywidualnego przygotowania okularów.
W sklepach z okularami podczas montażu szlifowanej soczewki w oprawce optyk szlifuje soczewkę nieco większą niż faktycznie wymagany rozmiar, aby zapobiec zbyt luźnemu odczepieniu się soczewki od oprawki. Zapewnia to pewne dopasowanie obiektywu przy mocowaniu go do oprawki za pomocą śrub, zapobiegając jego przesuwaniu się. Jednakże operacja ta może zwiększyć naprężenie soczewki, prowadząc do dyskomfortu podczas noszenia. Zbyt duże wymiary obiektywu lub nadmierne dokręcenie śrub oprawki mogą powodować nierównomierne załamanie światła na powierzchni obiektywu, powodując falowanie i wpływając na jakość obrazu.
Zjawisko generowania stresu w okularach
1. Dwójłomność
Ze względu na nieco większy rozmiar szlifowania soczewki, dokręcenie podczas montażu powoduje ściśnięcie powierzchni obwodowej soczewki, co skutkuje zwiększoną gęstością. Ta zmiana gęstości zmienia pierwotny współczynnik załamania światła soczewki, powodując w ten sposób występowanie „dwójłomności” w soczewce.
2. Przechylony
Rozpraszanie Podczas procesu montażu okularów, jeśli rozmiar jest zbyt mały, spowoduje to ściśnięcie soczewki, co spowoduje „zmarszczki” powierzchni i spowoduje skośne rozpraszanie soczewki.
W obliczu takich problemów możemy wyjąć obiektyw z oprawki, aby zmienić stan skompresowania obiektywu. Zmiana ta jest chwilową regulacją naprężenia i po usunięciu siły zewnętrznej stan soczewki może zostać złagodzony lub nawet całkowicie przywrócony. Warto jednak zaznaczyć, że w przypadku długotrwałych zmian naprężeń wewnętrznych spowodowanych ciśnieniem zewnętrznym, nawet jeśli obiektyw zostanie zdemontowany i ponownie złożony, nie może to zagwarantować przywrócenia obiektywu do stanu pierwotnego. W takim przypadku jedyną opcją jest dostosowanie nowego obiektywu.
Naprężenia soczewki występują częściej w okularach pełnoklatkowych, a w okularach półramkowych mogą również wystąpić, jeśli drut w oprawce jest zbyt ciasny. Zjawisko tego typu występuje zwykle w obszarze peryferyjnym soczewki, a niewielkie naprężenia mają niewielki wpływ na jakość widzenia i nie są łatwo zauważalne. Jeśli jednak obciążenie będzie nadmierne, będzie oddziaływać na środkową strefę optyczną, prowadząc do niewyraźnego widzenia i zmęczenia wzroku, zwłaszcza podczas patrzenia na peryferie lub podczas ruchów skanujących.
Ponieważ naprężenia w okularach są spowodowane głównie ściskaniem oprawki, okulary bezramowe charakteryzują się lepszą odpornością na naprężenia.
Metoda samotestowania obciążenia okularów
Soczewki z różnych materiałów poddane działaniu sił zewnętrznych będą wytwarzać różne wzory naprężeń ze względu na różnice w gęstości, twardości i strukturze wewnętrznej. Jednakże zjawiska naprężeniowe mogą wystąpić niezależnie od materiału. Poniżej znajduje się krótkie wprowadzenie do metody testów warunków skrajnych. Potrzebne narzędzia to monitor komputerowy i soczewki polaryzacyjne.
Metoda działania:
1. Uruchom komputer i otwórz pusty dokument Word. (Testy obciążeniowe wymagają użycia światła spolaryzowanego, a monitor komputera jest częstym źródłem światła testowego).
2. Umieść okulary przed ekranem komputera i uważnie obserwuj, czy nie występują jakieś nietypowe zjawiska.
3. Używaj soczewek polaryzacyjnych (opcje obejmują okulary przeciwsłoneczne z polaryzacją, zaciski soczewek z polaryzacją i okulary filmowe 3D), aby obserwować wzorce naprężeń na soczewkach okularów i monitorze komputera.
Soczewki polaryzacyjne mogą ujawnić zniekształcenia pasiaste w obszarze obwodowym soczewki, co jest przejawem wzorców naprężeń. Rozkład naprężeń na okularach zwykle objawia się jako punkty naprężeń i pola naprężeń, a stopień wzorców naprężeń jest ściśle powiązany z wpływem naprężeń wywieranych przez okulary. Analizując rozkład wzorców naprężeń, możemy łatwo określić kierunek ściskania i wielkość odkształcenia, jakim została poddana soczewka podczas procesu montażu.
Po sprawdzeniu oryginalna soczewka przed montażem nadal wykazuje pewien stopień naprężenia przy braku sił zewnętrznych. Dzieje się tak na skutek nierównomiernych sił, takich jak ściskanie i kurczenie się, występujących w procesie produkcyjnym, co skutkuje naprężeniami wewnętrznymi. Warto zauważyć, że obecność naprężeń wewnętrznych w okularach jest trudna do uniknięcia, a dopuszczalna jest niewielka lub minimalna ilość wzorców naprężeń. Jednocześnie nie należy rozkładać naprężeń na środek optyczny soczewki, aby uniknąć pogorszenia jakości widzenia.
Podsumowując
Naprężenia związane z okularami mogą mieć wpływ na ich jakość widzenia, powodując dyskomfort podczas noszenia i rozproszenie w peryferyjnym polu widzenia. Powinniśmy jednak zdać sobie sprawę, że stresującego stanu okularów nie da się uniknąć i jeśli mieści się on w rozsądnym zakresie, jego wpływ na widzenie może być prawie znikomy. Soczewki dostosowane do indywidualnych potrzeb korzystają z technologii tokarskiej, co skutkuje niższymi warunkami naprężenia i obecnie stały się dominującym produktem na rynku okularów wysokiej klasy.
Czas publikacji: 12 stycznia 2024 r