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AR Category : Profilométrie | Rugosité et finition
Outils dentaires : Analyse dimensionnelle et de la rugosité de surface
INTRODUCTION
Des dimensions précises et une rugosité de surface optimale sont essentielles au fonctionnement des vis dentaires. De nombreuses dimensions de vis dentaires nécessitent une grande précision, comme les rayons, les angles, les distances et les hauteurs de marche. Comprendre la rugosité de la surface locale est également très important pour tout outil médical ou pièce insérée à l’intérieur du corps humain afin de minimiser la friction de glissement.
PROFILOMÉTRIE SANS CONTACT POUR ÉTUDE DIMENSIONNELLE
Nanovea Profileurs 3D sans contact utilisez une technologie basée sur la lumière chromatique pour mesurer n'importe quelle surface matérielle : transparente, opaque, spéculaire, diffusive, polie ou rugueuse. Contrairement à une technique de sonde tactile, la technique sans contact peut mesurer à l'intérieur de zones restreintes et n'ajoutera aucune erreur intrinsèque due à la déformation causée par la pression de la pointe sur un matériau plastique plus souple. La technologie basée sur la lumière chromatique offre également des précisions latérales et en hauteur supérieures à la technologie de variation de mise au point. Les profileurs Nanovea peuvent scanner de grandes surfaces directement sans couture et profiler la longueur d'une pièce en quelques secondes. Les caractéristiques de surface de la gamme nano à macro et les angles de surface élevés peuvent être mesurés grâce à la capacité du profileur à mesurer des surfaces sans qu'aucun algorithme complexe ne manipule les résultats.
OBJECTIF DE MESURE
Dans cette application, le profileur optique Nanovea ST400 a été utilisé pour mesurer une vis dentaire le long des caractéristiques plates et filetées en une seule mesure. La rugosité de la surface a été calculée à partir de la zone plane et diverses dimensions des éléments filetés ont été déterminées.
Echantillon de vis dentaire analysé par NANOVEA Profileur optique.
Échantillon de vis dentaire analysé.
RÉSULTATS
Surface 3D
La vue 3D et la vue en fausses couleurs de la vis dentaire montrent une zone plane avec un filetage commençant de chaque côté. Il fournit aux utilisateurs un outil simple pour observer directement la morphologie de la vis sous différents angles. La zone plane a été extraite de l’analyse complète pour mesurer sa rugosité de surface.
Analyse de surfaces 2D
Les profils de lignes peuvent également être extraits de la surface pour afficher une vue en coupe transversale de la vis. L'analyse des contours et les études de hauteur de marche ont été utilisées pour mesurer des dimensions précises à un certain endroit de la vis.
CONCLUSION
Dans cette application, nous avons présenté la capacité du profileur 3D sans contact Nanovea à calculer avec précision la rugosité de surface locale et à mesurer de grandes caractéristiques dimensionnelles en un seul scan.
Les données montrent une rugosité de surface locale de 0,9637 μm. Le rayon de la vis entre les filetages s'est avéré être de 1,729 mm et les filetages avaient une hauteur moyenne de 0,413 mm. L'angle moyen entre les fils a été déterminé comme étant de 61,3°.
Les données présentées ici ne représentent qu'une partie des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse.
Préparé par
Duanjie Li, Ph.D., Jonathan Thomas et Pierre Leroux
Contrôle de la rugosité en ligne
Détection instantanée des erreurs avec les profileurs en ligne
La rugosité et la texture de la surface sont essentielles pour l'utilisation finale d'un produit. Une inspection en ligne rapide, quantifiable et fiable de la surface des produits permet de détecter immédiatement les produits défectueux et de déterminer le travail à effectuer.
des conditions de la chaîne de production. Il permet non seulement d'améliorer la productivité et l'efficacité, mais aussi de réduire les taux de défauts,
les reprises et les déchets.
IMPORTANCE DU PROFILEUR SANS CONTACT POUR LE CONTRÔLE DE LA RUGOSITÉ EN LIGNE
Les défauts de surface proviennent du traitement des matériaux et de la fabrication des produits. L'inspection de la qualité des surfaces en ligne garantit le contrôle qualité le plus strict des produits finaux. La Nanovéa Profilomètres 3D sans contact utilise la technologie confocale chromatique avec une capacité unique pour déterminer la rugosité d'un échantillon sans contact. Plusieurs capteurs profileurs peuvent être installés pour surveiller simultanément la rugosité et la texture de différentes zones du produit. Le seuil de rugosité calculé en temps réel par le logiciel d’analyse constitue un outil réussite/échec rapide et fiable.
OBJECTIF DE MESURE
Dans cette étude, le système de convoyeur d'inspection de la rugosité Nanovea équipé d'un capteur ponctuel est utilisé pour inspecter la rugosité de surface des échantillons d'acrylique et de papier de verre. Nous démontrons la capacité du profilomètre sans contact Nanovea à fournir une inspection rapide et fiable de la rugosité en ligne sur une ligne de production en temps réel.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
Le système de profilomètre à convoyeur peut fonctionner en deux modes, à savoir le mode déclenchement et le mode continu. Comme l'illustre la figure 2, la rugosité de surface des échantillons est mesurée lorsqu'ils passent sous les têtes de profilage optiques en mode Trigger. En comparaison, le mode continu permet de mesurer en continu la rugosité de la surface d'un échantillon continu, tel qu'une feuille de métal ou un tissu. Plusieurs capteurs de profileurs optiques peuvent être installés pour surveiller et enregistrer la rugosité de différentes zones de l'échantillon.
Pendant la mesure d'inspection de la rugosité en temps réel, les alertes de réussite et d'échec s'affichent sur les fenêtres du logiciel, comme le montrent la Figure 4 et la Figure 5. Lorsque la valeur de la rugosité se situe dans les limites des seuils fixés, la rugosité mesurée est mise en évidence en vert. Cependant, la surbrillance devient rouge lorsque la rugosité de surface mesurée est en dehors de la plage des valeurs seuils définies. L'utilisateur dispose ainsi d'un outil lui permettant de déterminer la qualité de la finition de surface d'un produit.
Dans les sections suivantes, deux types d'échantillons, par exemple de l'acrylique et du papier de verre, sont utilisés pour démontrer les modes de déclenchement et continu du système d'inspection.
Mode de déclenchement : Inspection de la surface de l'échantillon d'acrylique
Une série d'échantillons d'acrylique sont alignés sur la bande transporteuse et se déplacent sous la tête du profileur optique, comme le montre la figure 1. La vue en fausses couleurs de la figure 6 montre le changement de la hauteur de la surface. Certains des échantillons d'acrylique finis en miroir ont été poncés pour créer une texture de surface rugueuse, comme le montre la figure 6b.
Lorsque les échantillons d'acrylique se déplacent à une vitesse constante sous la tête du profileur optique, le profil de la surface est mesuré, comme le montrent les Figure 7 et Figure 8. La valeur de rugosité du profil mesuré est calculée en même temps et comparée aux valeurs seuils. L'alerte rouge est déclenchée lorsque la valeur de rugosité est supérieure au seuil fixé, ce qui permet aux utilisateurs de détecter et de localiser immédiatement le produit défectueux sur la ligne de production.
Mode continu : Inspection de la surface de l'échantillon de papier de verre
Carte de hauteur de surface, carte de distribution de la rugosité et carte de seuil de rugosité Pass / Fail de la surface de l'échantillon de papier de verre, comme le montre la figure 9. L'échantillon de papier de verre présente quelques pics plus élevés dans la partie utilisée, comme le montre la carte de hauteur de surface. Les différentes couleurs de la palette de la figure 9C représentent la valeur de rugosité de la surface locale. La carte de rugosité montre une rugosité homogène dans la zone intacte de l'échantillon de papier de verre, tandis que la zone utilisée est surlignée en bleu foncé, indiquant la valeur de rugosité réduite dans cette région. Un seuil de rugosité Pass/Fail peut être défini pour localiser ces régions, comme le montre la figure 9D.
Lorsque le papier de verre passe en continu sous le capteur du profileur en ligne, la valeur de la rugosité locale en temps réel est calculée et enregistrée, comme le montre la figure 10. Les alertes de réussite/échec sont affichées sur l'écran du logiciel en fonction des valeurs seuils de rugosité définies, ce qui constitue un outil rapide et fiable pour le contrôle de la qualité. La qualité de la surface du produit dans la ligne de production est inspectée in situ pour découvrir à temps les zones défectueuses.
CONCLUSION
Dans cette application, nous avons montré que le profilomètre de convoyeur Nanovea équipé d'un capteur de profilage optique sans contact fonctionne comme un outil fiable de contrôle de la qualité en ligne de manière efficace et efficiente.
Le système d'inspection peut être installé sur la ligne de production pour contrôler la qualité de surface des produits sur place. Le seuil de rugosité est un critère fiable pour déterminer la qualité de la surface des produits, ce qui permet aux utilisateurs de détecter à temps les produits défectueux. Deux modes d'inspection, à savoir le mode de déclenchement et le mode continu, sont prévus pour répondre aux besoins d'inspection de différents types de produits.
Les données présentées ici ne représentent qu'une partie des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse. Les profilomètres Nanovea mesurent pratiquement n'importe quelle surface dans des domaines tels que les semi-conducteurs, la microélectronique, le solaire, les fibres, l'optique, l'automobile, l'aérospatiale, la métallurgie, l'usinage, les revêtements, la pharmacie, le biomédical, l'environnement et bien d'autres.
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Essai d'usure du bloc sur la bague
IMPORTANCE DE L'ÉVALUATION DE L'USURE DU BLOC SUR LA BAGUE
L'usure par glissement est la perte progressive de matière qui résulte du glissement de deux matériaux l'un contre l'autre au niveau de la zone de contact sous charge. Elle se produit inévitablement dans une grande variété d'industries où des machines et des moteurs sont en fonctionnement, notamment dans l'automobile, l'aérospatiale, le pétrole et le gaz et bien d'autres encore. Ce mouvement de glissement provoque une usure mécanique importante et un transfert de matière à la surface, ce qui peut entraîner une réduction de l'efficacité de la production, des performances de la machine ou même des dommages à la machine.
L'usure par glissement implique souvent des mécanismes d'usure complexes se produisant au niveau de la surface de contact, tels que l'usure par adhérence, l'abrasion à deux corps, l'abrasion à trois corps et l'usure par fatigue. Le comportement à l'usure des matériaux est fortement influencé par l'environnement de travail, comme la charge normale, la vitesse, la corrosion et la lubrification. Un polyvalent tribomètre capable de simuler différentes conditions de travail réalistes sera idéal pour l’évaluation de l’usure.
Le test Block-on-Ring (ASTM G77) est une technique largement utilisée qui évalue les comportements d'usure par glissement des matériaux dans différentes conditions simulées et permet un classement fiable des couples de matériaux pour des applications tribologiques spécifiques.
Le test Block-on-Ring (ASTM G77) est une technique largement utilisée qui évalue les comportements d'usure par glissement des matériaux dans différentes conditions simulées et permet un classement fiable des couples de matériaux pour des applications tribologiques spécifiques.
OBJECTIF DE MESURE
Dans cette application, le testeur mécanique de Nanovea mesure l'YS et l'UTS d'échantillons d'acier inoxydable SS304 et d'alliage métallique d'aluminium Al6061. Les échantillons ont été choisis pour leurs valeurs YS et UTS communément reconnues, montrant la fiabilité des méthodes d'indentation de Nanovea.
Le comportement à l'usure par glissement d'un bloc H-30 sur un anneau S-10 a été évalué par le tribomètre de Nanovea utilisant le module Block-on-Ring. Le bloc H-30 est fabriqué en acier à outils 01 d'une dureté de 30HRC, tandis que l'anneau S-10 est en acier de type 4620 d'une dureté de surface de 58 à 63 HRC et d'un diamètre d'anneau d'environ 34,98 mm. Des tests Block-on-Ring ont été effectués dans des environnements secs et lubrifiés pour étudier l'effet sur le comportement à l'usure. Des tests de lubrification ont été effectués avec de l'huile minérale lourde USP. La trace d'usure a été examinée à l'aide du système Nanovea Profilomètre 3D sans contact. Les paramètres de test sont résumés dans le tableau 1. Le taux d'usure (K) a été évalué à l'aide de la formule K = V/(F × s), où V est le volume usé, F est la charge normale et s est la distance de glissement.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
La figure 2 compare le coefficient de frottement (COF) des tests Block-on-Ring dans des environnements secs et lubrifiés. Le bloc présente nettement plus de friction dans un environnement sec que dans un environnement lubrifié. COF
fluctue pendant la période de rodage au cours des 50 premiers tours et atteint un COF constant d'environ 0,8 pour le reste de l'essai d'usure de 200 tours. En comparaison, le test Block-on-Ring effectué dans le cadre de la lubrification à l'huile minérale lourde USP présente un faible COF constant de 0,09 tout au long du test d'usure de 500 000 tours. Le lubrifiant réduit considérablement le COF entre les surfaces d'environ 90 fois.
Les figures 3 et 4 montrent les images optiques et les profils 2D en coupe transversale des traces d'usure sur les blocs après les essais d'usure à sec et lubrifiés. Les volumes des traces d'usure et les taux d'usure sont indiqués dans le tableau 2. Le bloc d'acier après l'essai d'usure à sec à une vitesse de rotation inférieure de 72 tr/min pendant 200 tours présente un grand volume de cicatrices d'usure de 9,45 mm˙. En comparaison, l'essai d'usure réalisé à une vitesse plus élevée de 197 rpm pour 500 000 révolutions dans le lubrifiant à base d'huile minérale crée un volume de traces d'usure sensiblement plus petit de 0,03 mm˙.
Les images de la ÿgure 3 montrent qu'une usure sévère a lieu pendant les tests dans les conditions sèches par rapport à l'usure légère du test d'usure lubrifié. La chaleur élevée et les vibrations intenses générées pendant le test d'usure à sec favorisent l'oxydation des débris métalliques, ce qui entraîne une abrasion sévère des trois corps. Dans l'essai lubrifié, l'huile minérale réduit la friction et refroidit la face de contact tout en transportant les débris abrasifs créés par l'usure. Cela conduit à une réduction signiÿcative du taux d'usure par un facteur de ~8×10ˆ. Une telle di˛erence substantielle dans la résistance à l'usure dans des environnements di˛erents montre l'importance d'une simulation appropriée de l'usure par glissement dans des conditions de service réalistes.
Le comportement de l'usure peut changer radicalement lorsque de petits changements sont introduits dans les conditions d'essai. La polyvalence du tribomètre de Nanovea permet de mesurer l'usure dans des conditions de haute température, de lubrification et de tribocorrosion. Le contrôle précis de la vitesse et de la position par le moteur avancé permet d'effectuer des tests d'usure à des vitesses allant de 0,001 à 5000 tr/min, ce qui en fait un outil idéal pour les laboratoires de recherche/essai pour étudier l'usure dans des conditions tribologiques di˛erentes.
L'état de surface des échantillons a été examiné par le proÿlomètre optique sans contact de Nanovea. La figure 5 montre la morphologie de la surface des anneaux après les tests d'usure. La forme cylindrique est enlevée pour mieux présenter la morphologie de la surface et la rugosité créée par le processus d'usure par glissement. Une rugosité de surface significative a eu lieu en raison du processus d'abrasion à trois corps pendant l'essai d'usure à sec de 200 tours. Le bloc et la bague après l'essai d'usure à sec présentent une rugosité Ra de 14,1 et 18,1 µm, respectivement, contre 5,7 et 9,1 µm pour l'essai d'usure lubrifié à long terme de 500 000 tours à une vitesse plus élevée. Ce test démontre l'importance d'une lubrification correcte du contact entre le piston et le cylindre. Une usure importante endommage rapidement la surface de contact sans lubrification et entraîne une détérioration irréversible de la qualité de service, voire la casse du moteur.
CONCLUSION
Dans cette étude, nous montrons comment le tribomètre de Nanovea est utilisé pour évaluer le comportement à l'usure par glissement d'un couple acier-métal à l'aide du module Block-on-Ring conforme à la norme ASTM G77. Le lubrifiant joue un rôle essentiel dans les propriétés d’usure du couple de matériaux. L'huile minérale réduit le taux d'usure du bloc H-30 d'un facteur d'environ 8 × 10 et le COF d'environ 90 fois. La polyvalence du tribomètre de Nanovea en fait un outil idéal pour mesurer le comportement à l'usure dans diverses conditions de lubrification, de température élevée et de tribocorrosion.
Le tribomètre de Nanovea propose des tests d'usure et de friction précis et reproductibles en utilisant les modes rotatif et linéaire conformes aux normes ISO et ASTM, avec des modules optionnels d'usure à haute température, de lubrification et de tribocorrosion disponibles dans un système pré-intégré. La gamme inégalée de Nanovea est une solution idéale pour déterminer la gamme complète des propriétés tribologiques des revêtements, films et substrats fins ou épais, souples ou durs.
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Analyse de la texture de la peau d'orange d'une peinture à l'aide de la profilométrie 3D
Analyse de la texture de la peau d'orange d'une peinture à l'aide de la profilométrie 3D
Introduction
La taille et la fréquence des structures de surface sur les substrats affectent la qualité des revêtements brillants. La texture de la peau d'orange, ainsi nommée en raison de son aspect, peut se développer à partir de l'influence du substrat et de la technique d'application de la peinture. Les problèmes de texture sont généralement quantifiés par l'ondulation, la longueur d'onde et l'effet visuel qu'ils ont sur les revêtements brillants. Les textures les plus petites entraînent une réduction de la brillance, tandis que les plus grandes entraînent des ondulations visibles sur la surface revêtue. La compréhension du développement de ces textures et de sa relation avec les substrats et les techniques est essentielle au contrôle de la qualité.
Importance de la profilométrie pour la mesure de la texture
Contrairement aux instruments 2D traditionnels utilisés pour mesurer la texture brillante, la mesure 3D sans contact fournit rapidement une image 3D permettant de comprendre les caractéristiques de la surface, avec la possibilité supplémentaire d'examiner rapidement les zones d'intérêt. Sans la rapidité et l'examen en 3D, un environnement de contrôle de la qualité s'appuierait uniquement sur des informations en 2D qui ne permettent guère de prévoir l'ensemble de la surface. La compréhension des textures en 3D permet de sélectionner au mieux les mesures de traitement et de contrôle. Le contrôle de la qualité de ces paramètres repose en grande partie sur une inspection quantifiable, reproductible et fiable. Nanovea 3D sans contact Profilomètres Les profilomètres Nanovea utilisent la technologie confocale chromatique pour avoir la capacité unique de mesurer les angles abrupts rencontrés lors des mesures rapides. Les profilomètres Nanovea réussissent là où d'autres techniques ne parviennent pas à fournir des données fiables en raison du contact de la sonde, de la variation de la surface, de l'angle ou de la réflectivité.
Objectif de la mesure
Dans cette application, le Nanovea HS2000L mesure la texture de la peau d'orange d'une peinture brillante. Il existe d'innombrables paramètres de surface calculés automatiquement à partir de la numérisation de la surface 3D. Ici, nous analysons une surface 3D scannée en quantifiant les caractéristiques de la texture de la peau d'orange de la peinture.
Résultats et discussion
Le Nanovea HS2000L a quantifié les paramètres d'isotropie et de hauteur de la peinture à peau d'orange. La texture de la peau d'orange a quantifié la direction du motif aléatoire avec une isotropie de 94,4%. Les paramètres de hauteur quantifient la texture avec une différence de hauteur de 24.84µm.
La courbe du rapport de portance de la figure 4 est une représentation graphique de la distribution de la profondeur. Il s'agit d'une fonction interactive du logiciel qui permet à l'utilisateur de visualiser les distributions et les pourcentages à différentes profondeurs. Un profil extrait dans la Figure 5 donne des valeurs de rugosité utiles pour la texture de la peau d'orange. L'extraction des pics au-dessus d'un seuil de 144 microns montre la texture de la peau d'orange. Ces paramètres sont facilement ajustables à d'autres zones ou paramètres d'intérêt.
Conclusion
Dans cette application, le profilomètre 3D sans contact Nanovea HS2000L caractérise avec précision la topographie et les détails nanométriques de la texture de la peau d'orange sur un revêtement brillant. Les zones d'intérêt des mesures de surface 3D sont rapidement identifiées et analysées à l'aide de nombreuses mesures utiles (dimension, rugosité, texture de finition, topographie de forme, planéité, gauchissement, planéité, aire volumique, hauteur de marche, etc.) Des coupes transversales 2D rapidement choisies fournissent un ensemble complet de ressources de mesures de surface sur la texture de brillance. Les zones d'intérêt particulier peuvent être analysées plus en détail avec un module AFM intégré. La vitesse du profilomètre Nanovea 3D varie de <1 mm/s à 500 mm/s pour convenir aux applications de recherche et aux besoins d'inspection à grande vitesse. Les profilomètres 3D Nanovea ont une large gamme de configurations pour s'adapter à votre application.
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Analyse de la surface d'un centime en 3D avec la profilométrie sans contact
Importance de la profilométrie sans contact pour les pièces de monnaie
La monnaie est très appréciée dans la société moderne car elle est échangée contre des biens et des services. Les pièces de monnaie et les billets de papier circulent entre les mains de nombreuses personnes. Le transfert constant de monnaie physique crée une déformation de surface. La 3D de Nanovea Profilomètre scanne la topographie des pièces de monnaie frappées au cours de différentes années pour étudier les différences de surface.
Les caractéristiques des pièces de monnaie sont facilement reconnaissables par le grand public puisqu’il s’agit d’objets courants. Un centime est idéal pour présenter la puissance du logiciel avancé d’analyse de surface de Nanovea : Mountains 3D. Les données de surface collectées avec notre profilomètre 3D permettent des analyses de haut niveau sur une géométrie complexe avec soustraction de surface et extraction de contours 2D. La soustraction de surface avec un masque, un tampon ou un moule contrôlé compare la qualité des processus de fabrication tandis que l'extraction de contour identifie les tolérances grâce à l'analyse dimensionnelle. Le logiciel 3D Profilometer et Mountains 3D de Nanovea étudie la topographie submicronique d'objets apparemment simples, comme des pièces de monnaie.
Objectif de la mesure
La surface supérieure complète de cinq pennies a été scannée à l'aide du capteur de lignes à haute vitesse de Nanovea. Le rayon intérieur et extérieur de chaque penny a été mesuré à l'aide du logiciel d'analyse avancée Mountains. Une extraction de la surface de chaque penny dans une zone d'intérêt avec soustraction directe de la surface a quantifié la déformation de la surface.
Résultats et discussion
Surface 3D
Le profilomètre Nanovea HS2000 n'a pris que 24 secondes pour scanner 4 millions de points dans une zone de 20mm x 20mm avec un pas de 10um x 10um pour acquérir la surface d'un penny. Vous trouverez ci-dessous une carte de hauteur et une visualisation 3D du scan. La vue 3D montre la capacité du capteur haute vitesse à capter de petits détails imperceptibles à l'œil nu. De nombreuses petites rayures sont visibles sur la surface du penny. La texture et la rugosité de la pièce de monnaie vues dans la vue 3D sont étudiées.
Analyse dimensionnelle
Les contours du penny ont été extraits et l'analyse dimensionnelle a permis d'obtenir les diamètres intérieur et extérieur de l'arête. Le rayon extérieur était en moyenne de 9,500 mm ± 0,024 tandis que le rayon intérieur était en moyenne de 8,960 mm ± 0,032. Les autres analyses dimensionnelles que Mountains 3D peut effectuer sur des sources de données 2D et 3D sont les mesures de distance, la hauteur de marche, la planéité et les calculs d'angle.
Soustraction de surface
La figure 5 montre la zone d'intérêt pour l'analyse de la soustraction de surface. Le penny de 2007 a été utilisé comme surface de référence pour les quatre pennies plus anciens. La soustraction de surface à partir de la surface du penny 2007 montre les différences entre les pennies avec des trous/peaks. La différence de volume total de la surface est obtenue en additionnant les volumes des trous/pointes. L'erreur RMS indique dans quelle mesure les surfaces des pennies correspondent les unes aux autres.
Conclusion
Le High-Speed HS2000L de Nanovea a numérisé cinq pièces de monnaie frappées à des années différentes. Le logiciel Mountains 3D a comparé les surfaces de chaque pièce en utilisant l'extraction des contours, l'analyse dimensionnelle et la soustraction de surface. L'analyse définit clairement le rayon intérieur et extérieur entre les pennies tout en comparant directement les différences de caractéristiques de surface. Avec la capacité du profilomètre 3D de Nanovea à mesurer n'importe quelle surface avec une résolution de l'ordre du nanomètre, combinée aux capacités d'analyse de Mountains 3D, les applications possibles en matière de recherche et de contrôle de la qualité sont infinies.
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Dimensions et état de surface des tubes polymères
Importance de l'analyse dimensionnelle et de surface des tubes polymères
Les tubes fabriqués à partir de matériaux polymères sont couramment utilisés dans de nombreuses industries allant de l'automobile au médical, en passant par l'électricité et bien d'autres catégories. Dans cette étude, des cathéters médicaux fabriqués à partir de différents matériaux polymères ont été étudiés à l'aide du Nanovea Profilomètre 3D sans contact pour mesurer la rugosité, la morphologie et les dimensions de la surface. La rugosité de surface est cruciale pour les cathéters, car de nombreux problèmes liés aux cathéters, notamment les infections, les traumatismes physiques et les inflammations, peuvent être liés à la surface des cathéters. Les propriétés mécaniques, telles que le coefficient de friction, peuvent également être étudiées en observant les propriétés de la surface. Ces données quantifiables peuvent être obtenues pour s'assurer que le cathéter peut être utilisé pour des applications médicales.
Par rapport à la microscopie optique et à la microscopie électronique, la profilométrie 3D sans contact utilisant le chromatisme axial est hautement préférable pour caractériser les surfaces des cathéters en raison de sa capacité à mesurer les angles/courbures, de sa capacité à mesurer les surfaces des matériaux malgré la transparence ou la réflectivité, de la préparation minimale des échantillons et de sa nature non invasive. Contrairement à la microscopie optique conventionnelle, la hauteur de la surface peut être obtenue et utilisée pour une analyse computationnelle, par exemple pour trouver les dimensions et enlever la forme pour trouver la rugosité de la surface. La faible préparation de l'échantillon, contrairement à la microscopie électronique, et la nature sans contact permettent également une collecte rapide des données sans craindre la contamination et les erreurs liées à la préparation de l'échantillon.
Objectif de la mesure
Dans cette application, le profilomètre sans contact Nanovea 3D est utilisé pour scanner la surface de deux cathéters : l'un en TPE (élastomère thermoplastique) et l'autre en PVC (chlorure de polyvinyle). Les paramètres de morphologie, de dimension radiale et de hauteur des deux cathéters seront obtenus et comparés.
Résultats et discussion
Surface 3D
Malgré la courbure des tubes polymères, le profilomètre sans contact Nanovea 3D peut scanner la surface des cathéters. A partir du scan effectué, une image 3D peut être obtenue pour une inspection visuelle rapide et directe de la surface.
Analyse dimensionnelle 2D
La dimension radiale extérieure a été obtenue en extrayant un profil du scan original et en ajustant un arc au profil. Cela montre la capacité du profilomètre 3D sans contact à effectuer une analyse dimensionnelle rapide pour les applications de contrôle de la qualité. Il est également possible d'obtenir facilement plusieurs profils sur la longueur du cathéter.
Analyse de surface Rugosité
La dimension radiale extérieure a été obtenue en extrayant un profil du scan original et en ajustant un arc au profil. Cela montre la capacité du profilomètre 3D sans contact à effectuer une analyse dimensionnelle rapide pour les applications de contrôle de la qualité. Il est également possible d'obtenir facilement plusieurs profils sur la longueur du cathéter.
Conclusion
Dans cette application, nous avons montré comment le profilomètre sans contact Nanovea 3D peut être utilisé pour caractériser des tubes polymères. Plus précisément, la métrologie de surface, les dimensions radiales et la rugosité de surface ont été obtenues pour des cathéters médicaux. Le rayon extérieur du cathéter en TPE s'est avéré être de 2,40 mm alors que celui du cathéter en PVC était de 1,27 mm. La surface du cathéter en TPE s'est avérée plus rugueuse que celle du cathéter en PVC. Le Sa du TPE était de 0.9740µm comparé à 0.1791µm du PVC. Bien que des cathéters médicaux aient été utilisés pour cette application, la profilométrie 3D sans contact peut également être appliquée à une grande variété de surfaces. Les données et les calculs pouvant être obtenus ne se limitent pas à ce qui est montré.
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Finition de surface des panneaux en nid d'abeille avec la profilométrie 3D
INTRODUCTION
La rugosité, la porosité et la texture de la surface du panneau en nid d'abeille sont essentielles à quantifier pour la conception finale du panneau. Ces qualités de surface sont en corrélation directe avec les caractéristiques esthétiques et fonctionnelles de la surface du panneau. Une meilleure compréhension de la texture et de la porosité de la surface peut aider à optimiser le traitement et la fabrication de la surface du panneau. Une mesure quantitative, précise et fiable de la surface du panneau en nid d'abeille est nécessaire pour contrôler les paramètres de surface en fonction des exigences d'application et de peinture. Les capteurs Nanovea 3D sans contact utilisent une technologie confocale chromatique unique capable de mesurer précisément la surface de ces panneaux.
OBJECTIF DE MESURE
Dans cette étude, la plateforme Nanovea HS2000 équipée d'un capteur de ligne à grande vitesse a été utilisée pour mesurer et comparer deux panneaux en nid d'abeille avec des finitions de surface différentes. Nous présentons le Nanovea profilomètre sans contactLa capacité de fournit des mesures de profilage 3D rapides et précises et une analyse complète et approfondie de l'état de surface.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
La surface de deux échantillons de panneaux en nid d'abeille avec des finitions de surface variées, à savoir l'échantillon 1 et l'échantillon 2, a été mesurée. La fausse couleur et la vue 3D des surfaces des échantillons 1 et 2 sont présentées respectivement sur la Figure 3 et la Figure 4. Les valeurs de rugosité et de planéité ont été calculées par un logiciel d'analyse avancé et sont comparées dans le tableau 1. L'échantillon 2 présente une surface plus poreuse que l'échantillon 1. Par conséquent, l'échantillon 2 possède une rugosité Sa plus élevée de 14,7 µm, par rapport à une valeur Sa de 4,27 µm pour l'échantillon 1.
Les profils 2D des surfaces des panneaux en nid d'abeille ont été comparés dans la Figure 5, permettant aux utilisateurs d'avoir une comparaison visuelle de la variation de hauteur à différents endroits de la surface de l'échantillon. Nous pouvons observer que l'échantillon 1 présente une variation de hauteur de ~25 µm entre le pic le plus élevé et la vallée la plus basse. D'autre part, l'échantillon 2 présente plusieurs pores profonds sur le profil 2D. Le logiciel d'analyse avancée a la capacité de localiser et de mesurer automatiquement la profondeur de six pores relativement profonds, comme le montre le tableau de la figure 4.b de l'échantillon 2. Le pore le plus profond parmi les six possède une profondeur maximale de près de 90 µm (étape 4).
Pour approfondir la taille et la distribution des pores de l'échantillon 2, une évaluation de la porosité a été réalisée et discutée dans la section suivante. La vue en coupe est présentée sur la Figure 5 et les résultats sont résumés dans le Tableau 2. Nous pouvons observer que les pores, marqués en bleu sur la Figure 5, ont une distribution relativement homogène sur la surface de l'échantillon. La surface projetée des pores constitue 18.9% de la surface totale de l'échantillon. Le volume par mm² de l'ensemble des pores est de ~0.06 mm³. Les pores ont une profondeur moyenne de 42,2 µm, et la profondeur maximale est de 108,1 µm.
CONCLUSION
Dans cette application, nous avons montré que la plateforme Nanovea HS2000 équipée d'un capteur linéaire à haute vitesse est un outil idéal pour analyser et comparer la finition de surface des échantillons de panneaux en nid d'abeille de manière rapide et précise. Les scans de profilométrie haute résolution associés à un logiciel d'analyse avancé permettent une évaluation complète et quantitative de la finition de surface des échantillons de panneaux en nid d'abeille.
Les données présentées ici ne représentent qu'une petite partie des calculs disponibles dans le logiciel d'analyse. Les profilomètres Nanovea mesurent pratiquement n'importe quelle surface pour une large gamme d'applications dans les industries des semi-conducteurs, de la microélectronique, du solaire, des fibres optiques, de l'automobile, de l'aérospatiale, de la métallurgie, de l'usinage, des revêtements, de la pharmacie, du biomédical, de l'environnement et bien d'autres.
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Balayage à grande vitesse avec profilométrie sans contact
Introduction :
Les mesures de surface à configuration rapide et facile permettent d'économiser du temps et des efforts et sont essentielles pour le contrôle qualité, la recherche et le développement et les installations de production. La Nanovéa Profilomètre sans contact est capable d'effectuer des analyses de surface 3D et 2D pour mesurer des caractéristiques à l'échelle nanométrique à macro sur n'importe quelle surface, offrant ainsi une large gamme d'utilisation.
Rugosité de la surface et caractéristiques d'une cellule solaire
Importance de l'essai des panneaux solaires
La maximisation de l'absorption d'énergie d'une cellule solaire est essentielle à la survie de la technologie en tant que ressource renouvelable. Les multiples couches de revêtement et de verre de protection permettent l'absorption, la transmission et la réflexion de la lumière nécessaires au fonctionnement des cellules photovoltaïques. Étant donné que la plupart des cellules solaires grand public ont un rendement de 15-18%, l'optimisation de leur rendement énergétique est une bataille permanente.
Des études ont montré que la rugosité de la surface joue un rôle essentiel dans la réflexion de la lumière. La première couche de verre doit être aussi lisse que possible pour atténuer la réflexion de la lumière, mais les couches suivantes ne suivent pas cette ligne directrice. Un certain degré de rugosité est nécessaire à l'interface de chaque revêtement pour augmenter la possibilité de diffusion de la lumière dans leurs zones d'appauvrissement respectives et augmenter l'absorption de la lumière dans la cellule1. L'optimisation de la rugosité de la surface dans ces régions permet à la cellule solaire de fonctionner au mieux de ses capacités. Avec le capteur Nanovea HS2000 High Speed Sensor, la mesure de la rugosité de la surface peut être effectuée rapidement et avec précision.
Objectif de la mesure
Dans cette étude, nous montrerons les capacités du système Nanovea Profilomètre HS2000 avec High Speed Sensor en mesurant la rugosité de la surface et les caractéristiques géométriques d'une cellule photovoltaïque. Pour cette démonstration, une cellule solaire monocristalline sans protection en verre sera mesurée, mais la méthodologie peut être utilisée pour diverses autres applications.
Procédure d'essai et procédures
Les paramètres de test suivants ont été utilisés pour mesurer la surface de la cellule solaire.
Résultats et discussion
La vue 2D en fausses couleurs de la cellule solaire et une extraction de la surface avec ses paramètres de hauteur respectifs sont représentées ci-dessous. Un filtre gaussien a été appliqué aux deux surfaces et un indice plus agressif a été utilisé pour aplanir la zone extraite. Cela exclut les formes (ou ondulations) supérieures à l'indice de coupure, laissant derrière elles des caractéristiques qui représentent la rugosité de la cellule solaire.
Un profil a été pris perpendiculairement à l'orientation des lignes de grille pour mesurer leurs caractéristiques géométriques, comme le montre le graphique ci-dessous. La largeur de la ligne de grille, la hauteur du pas et le pas peuvent être mesurés pour n'importe quel endroit spécifique de la cellule solaire.
Conclusion
Dans cette étude, nous avons pu montrer la capacité du capteur linéaire Nanovea HS2000 à mesurer la rugosité et les caractéristiques de surface d'une cellule photovoltaïque monocristalline. Avec la possibilité d'automatiser des mesures précises de plusieurs échantillons et de fixer des limites de réussite et d'échec, le capteur linéaire Nanovea HS2000 est un choix parfait pour les inspections de contrôle de la qualité.
Référence
1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. " Influence de la rugosité de surface sur les caractéristiques optiques des cellules solaires multicouches " Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, no. 6, 2014, pp. 631-638.
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Comparaison de l'usure par abrasion sur le denim
Introduction
La forme et la fonction d'un tissu sont déterminées par sa qualité et sa durabilité. L'utilisation quotidienne des tissus entraîne leur usure, par exemple l'empilement, le peluchage et la décoloration. La qualité médiocre des tissus utilisés pour les vêtements peut souvent entraîner le mécontentement des consommateurs et porter atteinte à la marque.
Tenter de quantifier les propriétés mécaniques des tissus peut poser de nombreux défis. La structure du fil et même l'usine dans laquelle il a été produit peuvent entraîner une mauvaise reproductibilité des résultats des tests. Il est donc difficile de comparer les résultats de tests provenant de différents laboratoires. La mesure de la résistance à l'usure des tissus est essentielle pour les fabricants, les distributeurs et les détaillants de la chaîne de production textile. Une mesure de la résistance à l'usure bien contrôlée et reproductible est cruciale pour assurer un contrôle de qualité fiable du tissu.
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