消費(fèi)電子產(chǎn)品的可靠性測(cè)試，說到底就一句話：你知道它應(yīng)該能撐住，但你不確定它在哪個(gè)位置先扛不住。跌落測(cè)試、彎曲測(cè)試、扭曲測(cè)試、按鍵壽命測(cè)試，這些項(xiàng)目在產(chǎn)品開發(fā)階段幾乎是必做的。但傳統(tǒng)的測(cè)試手段在"看變形"這件事上有很大的空缺——你在跌落塔上把手機(jī)摔下去，撿起來看看屏幕碎沒碎、外殼裂沒裂，能判斷的是"通過了"或"沒通過"，完全看不到那一瞬間殼體是怎么變形的、應(yīng)力集中在哪里、從哪個(gè)點(diǎn)開始開裂的。這種"行或不行"的二元結(jié)論，對(duì)后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化幫助有限。

問題出在測(cè)量手段本身。應(yīng)變片是可靠性測(cè)試?yán)镒畛Ｓ玫膫鞲衅鳎N在需要重點(diǎn)關(guān)注的幾個(gè)位置上，實(shí)時(shí)記錄應(yīng)變值。但應(yīng)變片有幾個(gè)硬傷：第一，你只能貼幾個(gè)點(diǎn)，而零件在受力時(shí)的高應(yīng)變區(qū)往往出現(xiàn)在你沒想到的位置——你貼了五個(gè)點(diǎn)都在安全范圍，結(jié)果開裂點(diǎn)正好在第六個(gè)你沒貼的地方。第二，應(yīng)變片本身的尺寸（標(biāo)距通常2-6mm）在消費(fèi)電子的微小結(jié)構(gòu)上已經(jīng)太大，一個(gè)1.5mm寬的加強(qiáng)筋，應(yīng)變片貼上去覆蓋的不只是加強(qiáng)筋還有旁邊的區(qū)域，測(cè)出來的數(shù)據(jù)是混疊的。第三，在動(dòng)態(tài)測(cè)試（比如跌落沖擊、按鍵高速循環(huán)）中，應(yīng)變片的引線綁扎和信號(hào)采集穩(wěn)定性是一個(gè)持續(xù)的工程麻煩，高g值的沖擊下應(yīng)變片脫膠或者引線斷裂的情況并不少見。第四，應(yīng)變片測(cè)的是一維的線應(yīng)變，你拿到的數(shù)據(jù)是沿著某個(gè)方向的伸長(zhǎng)或縮短，但零件實(shí)際承受的是多軸應(yīng)力狀態(tài)，一個(gè)方向的數(shù)據(jù)很難還原整體的受力情況。

DIC（數(shù)字圖像相關(guān)法）全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量處理的就是這個(gè)問題。它的原理并不復(fù)雜：在零件表面制作人工散斑圖案，用兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)立體成像，在加載過程中連續(xù)拍攝表面圖像，通過追蹤散斑的灰度變化來計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的位移和應(yīng)變——不是幾個(gè)點(diǎn)，是視場(chǎng)內(nèi)每個(gè)像素都可以做跟蹤點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)邊長(zhǎng)50mm的手機(jī)中框區(qū)域，XTDIC系統(tǒng)可以同時(shí)輸出數(shù)萬個(gè)計(jì)算點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)據(jù)，得到完整的全場(chǎng)應(yīng)變?cè)茍D。應(yīng)力集中區(qū)在軟件里是以顏色梯度呈現(xiàn)的，哪個(gè)區(qū)域的應(yīng)變值在快速上升、峰值多少、方向如何，一目了然。

用大白話講就是：你用應(yīng)變片，相當(dāng)于在黑夜里拿手電筒照一個(gè)點(diǎn)；你用DIC，相當(dāng)于開了全場(chǎng)的燈。

這個(gè)能力在消費(fèi)電子行業(yè)的幾個(gè)具體場(chǎng)景里能直接解決問題。第一個(gè)是整機(jī)跌落測(cè)試。手機(jī)從1.2米或1.5米自由跌落，撞擊的持續(xù)時(shí)間通常在2-6毫秒，殼體在這個(gè)過程中經(jīng)歷劇烈的應(yīng)力波傳播。XTDIC配合高速相機(jī)（2000-10000幀/秒），可以完整記錄從接觸到反彈全過程的應(yīng)變場(chǎng)演化。你看到的不只是殼體有沒有裂，而是看到撞擊點(diǎn)周圍的應(yīng)變?cè)谑裁磿r(shí)刻達(dá)到峰值、在哪個(gè)方向傳播、哪個(gè)結(jié)構(gòu)特征先進(jìn)入塑性區(qū)。有了這些數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)工程師在做下一代改版的時(shí)候，就知道該在哪個(gè)位置做加厚、加筋或者改R角，而不是靠經(jīng)驗(yàn)和直覺去"猜"。

第二個(gè)是薄壁件的彎曲和扭曲測(cè)試。消費(fèi)電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)件厚度越來越薄，0.5mm甚至0.3mm的鋁合金中框已經(jīng)很常見。這種薄壁結(jié)構(gòu)在三點(diǎn)彎曲或扭轉(zhuǎn)載荷下的變形模式非常復(fù)雜——局部屈曲、邊角翹曲、非對(duì)稱變形。傳統(tǒng)位移傳感器（LVDT）只能測(cè)量壓頭位置的位移，拿不到整個(gè)零件的變形形態(tài)。XTDIC在做三點(diǎn)彎曲測(cè)試時(shí)，可以同時(shí)輸出整個(gè)跨度上的三維位移場(chǎng)，哪一段先進(jìn)入屈服、最大撓度位置的應(yīng)變大小、中性軸偏移了多少，都有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，而不是仿真軟件的估算值。

第三個(gè)是和CAE仿真的配合。有限元仿真在消費(fèi)電子產(chǎn)品研發(fā)中已經(jīng)非常普及，但仿真模型到底準(zhǔn)不準(zhǔn)，需要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來做驗(yàn)證和標(biāo)定。這是DIC最有價(jià)值的應(yīng)用方向之一——你不需要像應(yīng)變片那樣只驗(yàn)證幾個(gè)孤立點(diǎn)的數(shù)值，你可以把整個(gè)零件表面的實(shí)驗(yàn)應(yīng)變場(chǎng)和仿真應(yīng)變場(chǎng)做逐點(diǎn)比對(duì)。模型邊界條件設(shè)置得對(duì)不對(duì)、材料參數(shù)給得準(zhǔn)不準(zhǔn)、接觸設(shè)定是否合理，一對(duì)比就能發(fā)現(xiàn)。在跟幾家手機(jī)結(jié)構(gòu)件供應(yīng)商的合作中，我們發(fā)現(xiàn)DIC實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)過參數(shù)之后的仿真模型，后續(xù)的預(yù)測(cè)精度提高了至少一個(gè)量級(jí)。這個(gè)話的意思是，如果你只做仿真不做驗(yàn)證，你的仿真永遠(yuǎn)是"有可能是對(duì)的"；加上DIC實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以后，你的仿真變成"我知道它在這些工況下是對(duì)的了"。

再往下說一層。消費(fèi)品可靠性測(cè)試的一個(gè)深層矛盾是——測(cè)試成本和測(cè)試充分性之間的權(quán)衡。每個(gè)改版要做全套跌落測(cè)試，一次就是幾十臺(tái)樣機(jī)，樣品貴（一個(gè)POC階段的結(jié)構(gòu)件模組幾千元不算稀罕），測(cè)試設(shè)備資源也有限。如果沒有非接觸全場(chǎng)測(cè)量的手段，你只能用有限的幾個(gè)貼片點(diǎn)去管中窺豹，能發(fā)現(xiàn)的問題有限。DIC的價(jià)值在于它讓單次測(cè)試的信息密度大幅提高了。同樣的樣機(jī)、同樣的測(cè)試條件，你得到的不再是一句"通過/不通過"和一兩條應(yīng)變曲線，而是一整套完整的變形數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅用于這次測(cè)試的判斷，還會(huì)沉淀下來，成為后續(xù)改版和仿真迭代的參考依據(jù)。一套可靠的非接觸全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，投入看起來是一筆設(shè)備預(yù)算，但從減少試錯(cuò)次數(shù)和縮短研發(fā)周期的角度來看，回報(bào)的賬是算得過來的。

新拓三維的XTDIC系統(tǒng)在消費(fèi)電子行業(yè)的應(yīng)用，目前主要覆蓋手機(jī)和穿戴設(shè)備的結(jié)構(gòu)件可靠性測(cè)試、整機(jī)跌落測(cè)試、以及柔性顯示屏的彎折應(yīng)變分析。系統(tǒng)支持跟高速相機(jī)、萬能材料試驗(yàn)機(jī)、跌落塔等常規(guī)測(cè)試設(shè)備的數(shù)據(jù)同步和觸發(fā)集成，不需要用戶從頭搭建采集架構(gòu)。從幾百毫秒的跌落沖擊到幾分鐘的準(zhǔn)靜態(tài)加載，XTDIC都能覆蓋。精度方面，在常規(guī)消費(fèi)電子零件尺寸范圍內(nèi)（50-200mm視場(chǎng)），應(yīng)變測(cè)量分辨力可以達(dá)到0.005%的量級(jí)——也就是百萬分之五十的應(yīng)變變化都可以捕捉到，對(duì)于大多數(shù)金屬材料和工程塑料的彈性區(qū)測(cè)量來說是足夠用的。

最后一句實(shí)用的大白話：如果你手里有結(jié)構(gòu)件反復(fù)開裂解決不了、或者你的仿真數(shù)據(jù)跟實(shí)測(cè)對(duì)不上、或者你根本不知道零件受力時(shí)哪里受力最大——那就別在紙上推和憑感覺貼片了，直接全場(chǎng)測(cè)一次，所有答案都在數(shù)據(jù)里。