塑膠射出之成品，可經各種量測加以觀察其成功與否，其中最重要的，首推光彈實驗量測。 吾人可使用數位影像處理的技巧來達成圖形分析計算的目的。針對影像處理之引入射出及壓印光學塑膠產品之製作生產系統，於線外決定該系統能力並使其最佳化，且使其於射出及壓印光學塑膠產品之製作線上檢測時，具有自我監控之功能，並可迅速找出影響系統能力變異之因素。偏光彈性儀歷史背景：1816年 David Brewster 發現雙折射的基本現象及偏光原理，1853年 J.C.Maxwell 提出應力－光學定律的關係式，到了1930年，E.G.Coke 和L.N.G Filon出版有關光彈學的專書，將光彈技術應用於工程領域，1936年George Oppel用光彈技術分析三維結構，經過許多學者的研究努力，光彈技術的可信度已為世人所肯定，並且它的應範圍也日漸廣闊。

2. 光彈學術語

在此列出一些光彈學的術語：

(1). 彩色等色線：彩色等色線乃由一定數目之彩色帶或線所組成，沿此線上模

型所呈現之主應力差或最大剪應力(the Maximum Shear Stress)為定值。在此光源使用白色光。(2). 黑色等色線(Fringes)：若光源使用單色，則等色線呈黑色。(3). 等色線序(Fringe Order)即等色線（彩色等色線或黑色等色線）出現次序

。

(4). 偏振光：光為一種電磁波，一般的光線當其前進時，電磁振動方向四面八方都有。如果電磁振動只發生在一個平面內，則易於用數學方程式來描述，而利於使用。這種只在一

平面內電磁振動，亦即電場振動方向及磁場振動方向固定的光稱為偏振光。

(5). 雙折射現象：通常一單色光進入透明物體（如玻璃）時，會偏折向一方向，仍然是一束光，但是有些晶體（如方解石）卻不同，光通過此晶體時，會變成二束光 ，我們稱此晶體具雙折射現象，顧名思義，雙折射即指有二個不同的折射率，所以光進入後有些電場振動（磁場振動）方向依甲折射率偏折，有些電場振動（磁場振動）方向依乙折射率偏折，而變為二束光。(6). 波板：是一種具雙折射性質的光學塑膠產品。光通過此元件

時，電場沿某一方向（Ｆ 軸，快軸）振動的光速度較快，而電場沿與此方向相垂直之方向（Ｓ 軸，慢軸）振動的光速度較慢。於是當此二方向之光要通過此光學塑膠產品時會產生相位差，　若此相位差恰等於四分之一波長時，稱此光學塑膠產品為四分之一波板。　若此相位差恰等於二分之一波長時，稱此光學塑膠產品為二分之一波板。四分之一波板及二分之一波板是利用此雙折射光學塑膠產品之厚度來控制，並且二個電場振動方向產生之相位差與通過此元件之光波長有關，不可任意調換使用。

(7). 平面偏光與圓偏光系統：在光源後方加入一面偏光板，使光偏極化，再用另一面偏光板檢查偏極光，此第二面偏振鏡稱為分析片，在兩面起偏振鏡中就是平面偏極光 。在兩面偏光板中間加入兩片四分之一波片，當該兩四分之一波片的Ｆ 軸與 Ｓ 軸交叉排置且均與起偏振鏡之偏振軸夾４５度角時，　即成為圓偏極光系統。

平面偏極光之偏光彈性儀3. 偏光彈性儀量測應力的方式以下我們將說明利用光彈方法量測應力的方式：很多人可能只知道光有前進方向、有頻率、有相位等特性，卻很少注意到光也有其偏振的方向。嚴格說來，光彈條紋並非一種干涉現像，而是我們利用偏光板在某些地方將某一些頻率的光波擋掉了，以致於出現了彩色的條紋（白光為光源）。至於倒底會擋掉那一個頻率的光波呢？這就牽涉到待測物體的內部應力了。當某處待測物體的內部的應力產生的雙折射現象，使入射的偏極光偏極方向偏轉的現象，而若某一頻率入射光的偏極方向偏轉到與分析板垂直，則該處便觀察不到此一頻率的光線。

通常機械工業上量測到物體的應力狀態 ， 皆須使用應變規，不但安裝費時，又只能作點的量測，若需量測到物體各部位的應力狀態，則需密密麻麻的線路。 利用光彈方法我們可精密量測到物體各部位的應力狀態，光彈的誕生，應歸功於光彈性力學基本理論：應力光學定律。某些透明材料（如環氧樹脂）當受應力時，其折射率會隨著所受應力而改變，當物體的應力狀態和光交互作用，吾人可由光彈條紋推知物體的應力狀態。 在塑膠材料中，材料平面上的兩個主應力（ principal stress）使得此材料在主應力軸上具有不同的折射率。因此光要通過此材料時，因為沿二個主應力方向振動的光波彼此有不同的速率，穿出材料時，會有相對相位差產生。而此相位差正比於平面上的兩個主應力值( sigma_1 - sigma_2)之差值。　光彈量測應力的方法的主要優點在於可了解外力作用瞬間試件整體的應力場的全場分佈。 光彈性實驗儀是量測應力變化之實驗儀器，其主要設備包括偏光板、四分之一波板及 光源，穿透式光彈性實驗儀是把透光之成品置於光彈性實驗儀其中，可用來檢驗主應力的方向。光彈性實驗儀可形成平面偏光系統或圓偏光系統，其特性如下：光源可使用白光為光源，則產生之等色線為彩色，若光源使用單色，則等色線呈黑色。在光源後方加入一面偏光板，為極化器，　即產生平面偏光之濾光器。 使光偏極化後，再用另一面偏光板為分析器，即傳送或接收平面偏極光之濾光器。檢查偏極光，此第二面偏振鏡稱為分析片，在兩面起偏振鏡中就是平面偏極光 。此系統稱為平面偏光系統。在上述兩面起偏振鏡中央加入兩片四分之一波片即成為圓偏光系統。該兩四分之一波片的快軸與慢軸交叉排置且均與起偏振鏡之偏振軸夾４５度角。

光源若使用白光的話，光彈條紋是彩色的條紋，我們可以根據應力條紋對照表來得到某一種顏色的條紋代表某階的條紋(fringe order)。若使用單色光當作光源，則省卻這道手續。在單色的光彈條紋中，黑線的地方代表該點之主應力方向ｘ軸（或ｙ軸）平行。因此兩道光之相位差，因而造成光場之明暗條紋，光場之條紋可以肉眼觀察，條紋越密集的地方，表示應力愈大，亦即是應力集中的地方。

光彈量測

當光穿入透明均向板材料（環氧樹脂（Epoxy）或電木（Bakelite）等材料所構成擁有暫時雙折射之特性，當板受應力即生雙折射現象，但如將所加應力移走時此現象即消失，折射率會隨材料之應力狀態而產生輕微的變化，此種現象，可稱之為光彈性效應。對於均質等向性的材料，兩個偏光光波沿著主應力方向偏極，此兩方向的速度並不相等，其差值與主應力值之差成正比關係。 我們得到兩組資料，一組是主應力軸的角度方向，一組是ｘ軸及ｙ軸方向的應力差值。當沒有使用四分之一波板時，稱為線性偏光儀。線性偏光儀當兩片偏光板互相垂直時，我們可 得以暗場 (Dark field) 為背景的光彈條紋。如果兩片偏光板互相平行時，我們可得以亮場 (Light field) 為背景的光彈條紋。在此我們習慣以暗場為背景來討論，我們可以注意到條紋的亮度，旋轉偏光板和分析板，可以求得均向 (isotropic) 點。塑膠射出物體之檢測塑膠射出物體之檢測有如下之特點：1．定性的觀察很簡單，不需要特殊的技巧，可以讓現場的技術人員立即了

解。

2．可實施於一般塑膠加工的場合，特別是射出成形工廠。

3．如果射出之工作物為不透明的可先不加染料，先試射透明之工作物，待

分析調整工作參數後，再行正式射出。

4．可以配合塑膠射出之 CAE 電腦模擬輔助軟體，作整體性的模具與加工

參數的修改。

5．可以看出全場的殘留應力的實際分佈情形。

6．一個塑膠成品，如果內部之殘留應力過大或集中於某部位，則日久等殘

留應力一點一滴釋放出來時，將導致外部度形而以原先的機件不能配合。

7．一些單憑肉眼檢視工作物外型無法判知的毛病，經過偏光板的功用，即能得知

工作物的缺陷何在。

8．一些軟體模擬無法預知的問題，例如模具設計之排氣不良，則使用光彈

儀立即可以看出與理論值不相符處，從而得到更多的加工條件之改良。