类别。轮廓测量法 | 粗糙度和光洁度

牙科工具。尺寸和表面粗糙度分析

简介

精确的尺寸和最佳的表面粗糙度对于牙科螺钉的功能至关重要。许多牙科螺钉尺寸需要高精度，例如半径、角度、距离和台阶高度。了解局部表面粗糙度对于插入人体内部的任何医疗工具或部件以最大限度地减少滑动摩擦也非常重要。

用于尺寸研究的非接触式轮廓测量

纳诺瓦 3D 非接触式轮廓仪使用基于色光的技术来测量任何材料表面：透明、不透明、镜面、漫射、抛光或粗糙。与接触式探针技术不同，非接触式技术可以在狭小的区域内进行测量，并且不会由于尖端按压较软的塑料材料而导致变形而增加任何固有误差。与焦点变化技术相比，基于色光的技术还提供卓越的横向和高度精度。 Nanovea Profiler 可以直接扫描大型表面，无需缝合，并在几秒钟内对零件的长度进行轮廓分析。由于轮廓仪能够测量表面，无需任何复杂的算法来处理结果，因此可以测量纳米到宏观范围的表面特征和高表面角度。

测量目标

在此应用中，使用 Nanovea ST400 光学轮廓仪在单次测量中沿着平面和螺纹特征测量牙科螺钉。从平坦区域计算表面粗糙度，并确定螺纹特征的各种尺寸。

牙科螺丝样本分析 NANOVEA 光学轮廓仪。

分析牙科螺钉样品。

结果

三维表面

牙科螺钉的 3D 视图和假色视图显示了一个平坦区域，螺纹从两侧开始。它为用户提供了一个简单的工具，可以从不同角度直接观察螺钉的形态。从全扫描中提取平坦区域以测量其表面粗糙度。

2D 表面分析

还可以从表面提取线轮廓以显示螺钉的横截面图。轮廓分析和台阶高度研究用于测量螺钉上特定位置的精确尺寸。

结论

在此应用中，我们展示了 Nanovea 3D 非接触式轮廓仪在单次扫描中精确计算局部表面粗糙度和测量大尺寸特征的能力。

数据显示局部表面粗糙度为 0.9637 μm。螺纹之间的螺钉半径为 1.729 毫米，螺纹平均高度为 0.413 毫米。螺纹之间的平均角度被确定为61.3°。

这里显示的数据仅代表分析软件中可用的一部分计算结果。

编写者
李端杰博士、乔纳森·托马斯和皮埃尔·勒鲁

在线粗糙度检查

使用在线分析器的即时错误检测

表面粗糙度和纹理对产品的最终使用至关重要。对产品表面进行快速、可量化和可靠的在线检测，可确保立即检测出不合格产品，从而确定返工原因。
生产线的条件。它不仅能提高生产率和生产效率，还能降低缺陷率、,
返工和浪费。.

非接触式轮廓仪对在线粗糙度检测的重要性

表面缺陷来源于材料加工和产品制造。在线表面质量检测可确保对最终产品进行最严格的质量控制。纳诺维亚酒店 3D 非接触式轮廓仪利用具有独特功能的彩色共焦技术，无需接触即可确定样品的粗糙度。可安装多个轮廓仪传感器，同时监测产品不同区域的粗糙度和纹理。由分析软件实时计算的粗糙度阈值可作为快速可靠的通过/失败工具。

测量目标

在这项研究中，Nanovea粗糙度检测传送系统配备了一个点式传感器，用于检测丙烯酸和砂纸样品的表面粗糙度。我们展示了Nanovea非接触式轮廓仪在生产线上实时提供快速、可靠的在线粗糙度检测的能力。

结果和讨论

输送式轮廓仪系统可以在两种模式下工作，即触发模式和连续模式。如图2所示，在触发模式下，当样品在光学轮廓仪头下通过时，样品的表面粗糙度被测量。相比之下，连续模式可以不间断地测量连续样品的表面粗糙度，如金属板和织物。可以安装多个光学轮廓仪传感器来监测和记录不同样品区域的粗糙度。

在实时粗糙度检测测量过程中，软件窗口显示通过和失败告警，如图4和图5所示。当粗糙度值在给定的阈值内时，测量的粗糙度以绿色突出显示。然而，当测量的表面粗糙度超出设定的阈值范围时，高亮部分变成红色。这为用户提供了一个工具来确定产品表面光洁度的质量。

在下面的章节中，将使用两种类型的样品，如丙烯酸和砂纸来演示检测系统的触发和连续模式。

触发模式。亚克力样品的表面检查

如图1所示，一系列亚克力样品在传送带上排列并在光学轮廓仪头下移动。图6中的假彩色视图显示了表面高度的变化。如图6b所示，一些镜子般的成品亚克力样品已经被打磨，形成了粗糙的表面纹理。

当亚克力样品在光学轮廓仪头下以恒定的速度移动时，表面轮廓被测量，如图7和图8所示。同时计算出所测轮廓的粗糙度值，并与阈值进行比较。当粗糙度值超过设定的阈值时，就会启动红色故障警报，使用户能够立即发现并找到生产线上的缺陷产品。

连续模式。砂纸样品的表面检查

如图9所示，砂纸样品表面的表面高度图、粗糙度分布图和合格/不合格粗糙度阈值图。如表面高度图所示，砂纸样品在使用的部分有几个较高的峰值。图9C的调色板上的不同颜色代表了局部表面的粗糙度值。粗糙度图在砂纸样品的完整区域表现出均匀的粗糙度，而使用过的区域则以深蓝色突出显示，表明该区域的粗糙度值降低。可以设置一个合格/不合格的粗糙度阈值来定位这样的区域，如图9D所示。

当砂纸连续通过在线轮廓仪传感器下方时，实时的局部粗糙度值被计算和记录，如图10所示。根据设定的粗糙度阈值，在软件屏幕上显示合格/不合格警报，作为质量控制的一个快速和可靠的工具。对生产线上的产品表面质量进行现场检查，及时发现有缺陷的地方。

结论

在这个应用中，我们已经证明了Nanovea传送带轮廓仪配备的光学非接触式轮廓仪传感器可以作为一个可靠的在线质量控制工具有效和高效地工作。

该检测系统可以安装在生产线上，就地监测产品的表面质量。粗糙度阈值作为判断产品表面质量的可靠标准，使用户能够及时发现有缺陷的产品。提供两种检测模式，即触发模式和连续模式，以满足对不同类型产品的检测要求。

这里显示的数据只代表了分析软件中的一部分计算结果。Nanovea轮廓仪几乎可以测量任何领域的表面，包括半导体、微电子、太阳能、纤维、光学、汽车、航空航天、冶金、加工、涂层、制药、生物医学、环境和其他许多领域。

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环-块磨损测试

块对环磨损评估的重要性

滑动磨损是指两种材料在负载下的接触区相互滑动而导致的材料逐渐损失。它不可避免地发生在机器和发动机运行的各种行业中，包括汽车、航空航天、石油和天然气以及许多其他行业。这种滑动运动造成严重的机械磨损和表面的材料转移，可能导致生产效率降低，机器性能下降，甚至损坏机器。

滑动磨损往往涉及接触表面发生的复杂磨损机制，如粘着磨损、二体磨损、三体磨损和疲劳磨损。材料的磨损行为受正常载荷、速度、腐蚀和润滑等工作环境的显着影响。多才多艺摩擦仪可以模拟不同的实际工作条件将是磨损评估的理想选择。
环块 (ASTM G77) 测试是一种广泛使用的技术，可评估材料在不同模拟条件下的滑动磨损行为，为特定摩擦学应用提供可靠的材料对排名。

测量目标

在这个应用中，Nanovea机械测试仪测量不锈钢SS304和铝Al6061金属合金样品的YS和UTS。样品的YS和UTS值是公认的，这表明Nanovea的压痕方法是可靠的。

Nanovea 的摩擦磨损试验机使用 Block-on-Ring 模块评估了 S-10 环上 H-30 块的滑动磨损行为。 H-30 块由硬度为 30HRC 的 01 工具钢制成，而 S-10 环由表面硬度为 58 至 63 HRC 的 4620 型钢制成，环直径约为 34.98 毫米。在干燥和润滑的环境中进行块环测试，以研究对磨损行为的影响。润滑测试是在 USP 重矿物油中进行的。使用 Nanovea 的磨损轨迹进行检查 3D非接触式轮廓仪。测试参数总结于表1中。磨损率（K）采用公式K=V/（F×s）评估，其中V为磨损体积，F为法向载荷，s为滑动距离。

结果和讨论

图 2 比较了干燥和润滑环境下环块测试的摩擦系数 (COF)。该块在干燥环境中的摩擦力明显大于润滑环境中的摩擦力。 COF
在前 50 转的磨合期间，COF 会波动，并在其余 200 转磨损测试中达到约 0.8 的恒定 COF。相比之下，在 USP 重矿物油润滑中进行的环块测试在整个 500,000 转磨损测试中始终表现出 0.09 的低 COF。该润滑剂可将表面之间的摩擦系数显着降低约 90 倍。

图3和图4显示了干磨损和润滑磨损试验后块上磨损疤痕的光学图像和截面2D轮廓。磨损轨迹量和磨损率如表2所示。在较低转速72 rpm、200转的干磨损试验下，钢块表现出9.45 mm˙的大磨损疤痕体积。相比之下，在矿物油润滑剂中以197转/分钟、50转的更高转速进行的磨损试验，产生的磨损轨迹体积很小，为0.03 mm˙。

ÿgure 3中的图像显示在干燥条件下的试验中发生了严重磨损，而润滑磨损试验中则发生了轻微磨损。干磨损试验过程中产生的高温和强烈振动促进了金属碎片的氧化，导致严重的三体磨损。在润滑测试中，矿物油减少摩擦，冷却接触表面，并将磨损过程中产生的磨料碎片运输掉。这导致磨损率降低了signiÿcant ~8×10。在不同的环境中耐磨性的这种巨大差异表明了在实际使用条件下进行适当滑动磨损模拟的重要性。

当试验条件发生微小变化时，磨损行为可能发生剧烈变化。Nanovea的摩擦计的多功能性允许在高温、润滑和摩擦腐蚀条件下进行磨损测量。精确的速度和位置控制的先进电机使磨损测试执行的速度从0.001到5000 rpm，使其成为研究/测试实验室的理想工具，以调查磨损在不同的摩擦学条件。

用Nanovea的非接触光学proÿlometer检测样品的表面状况。图5显示了磨损试验后环的表面形貌。为了更好地呈现滑动磨损过程中产生的表面形貌和粗糙度，去掉了圆柱形。Signiÿcant在200转的干磨损试验中，由于三体磨损过程发生了表面粗糙化。干磨损试验后的块体和环体的粗糙度Ra分别为14.1和18.1 μ m，而在较高速度下进行50万转长期润滑磨损试验后的粗糙度Ra分别为5.7和9.1 μ m。该试验证明了活塞环-气缸接触处适当润滑的重要性。严重的磨损会迅速损坏没有润滑的接触面，导致使用质量不可逆的恶化，甚至导致发动机损坏。

结论

在本研究中，我们展示了如何使用 Nanovea 的摩擦计来评估钢金属对的滑动磨损行为，并使用遵循 ASTM G77 标准的环上块模块。润滑剂在材料对的磨损性能中起着至关重要的作用。矿物油可将 H-30 块的磨损率降低约 8×10ˆ 倍，将 COF 降低约 90 倍。 Nanovea 摩擦计的多功能性使其成为测量各种润滑、高温和摩擦腐蚀条件下磨损行为的理想工具。

Nanovea 的摩擦试验机使用符合 ISO 和 ASTM 的旋转和线性模式提供精确且可重复的磨损和摩擦测试，并在一个预集成系统中提供可选的高温磨损、润滑和摩擦腐蚀模块。 Nanovea 无与伦比的系列是确定薄或厚、软或硬涂层、薄膜和基材的全方位摩擦学特性的理想解决方案。

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使用三维轮廓测量法的油漆橙皮纹理分析

简介

基材上表面结构的大小和频率会影响到光泽涂料的质量。涂料桔皮纹理，以其外观命名，可以从基材影响和涂料应用技术中发展。纹理问题通常以波浪形、波长和对光泽涂层的视觉效果来量化。最小的纹理会导致光泽度下降，而较大的纹理则会在涂层表面产生可见的波纹。了解这些纹理的发展及其与基材和技术的关系是质量控制的关键。

轮廓测量法对于纹理测量的重要性

与用于测量光泽纹理的传统二维仪器不同，三维非接触式测量可快速提供用于了解表面特征的三维图像，并可快速调查感兴趣的区域。如果没有速度和三维审查，质量控制环境将完全依赖于二维信息，对整个表面的可预测性很低。了解三维纹理可以选择最佳的加工和控制措施。确保此类参数的质量控制在很大程度上依赖于可量化、可重现和可靠的检测。Nanovea三维非接触式轮廓仪 Nanovea轮廓仪采用色度共焦技术，具有测量快速测量过程中发现的陡峭角度的独特能力。由于探头接触、表面变化、角度或反射率等原因，其他技术无法提供可靠数据，而Nanovea轮廓仪却能成功解决这些问题。

测量目标

在这个应用中，Nanovea HS2000L测量了亮光油漆的橙皮纹理。有无穷无尽的表面参数从三维表面扫描中自动计算出来。在这里，我们通过量化油漆橙皮纹理的特征来分析扫描的3D表面。

结果和讨论

Nanovea HS2000L量化了橙皮漆的各向同性和高度参数。桔子皮纹理以94.4%的各向异性量化了随机图案方向。高度参数以24.84µm的高度差来量化纹理。

图4中的承载率曲线是深度分布的图形化表示。这是软件内的一个互动功能，允许用户查看不同深度的分布和百分比。图5中提取的剖面图给出了橙皮纹理的有用粗糙度值。144微米阈值以上的提取峰值显示了橘子皮的纹理。这些参数很容易调整为其他区域或感兴趣的参数。

总结

在这个应用中，Nanovea HS2000L 3D非接触轮廓仪精确地表征了光泽涂层上的橘皮纹理的地形和纳米细节。通过许多有用的测量(尺寸、粗糙度、表面纹理、形状形状、平面度、翘曲平面度、体积面积、阶跃高度等)，可以快速识别和分析3D表面测量中感兴趣的区域。快速选择的二维截面提供了一套完整的表面测量资源的光泽纹理。特殊领域的兴趣可以进一步分析与集成AFM模块。Nanovea 3D轮廓仪的速度范围从<1毫米/秒到500毫米/秒，适用于研究应用，以满足高速检测的需要。Nanovea 3D轮廓仪有广泛的配置，以适合您的应用程序。

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用非接触式轮廓仪对硬币的三维表面进行分析

非接触式轮廓测量法对钱币的重要性

货币在现代社会中具有很高的价值，因为它可以用来交换商品和服务。硬币和纸币在许多人的手中流通。实物货币的不断转移会造成表面变形。纳诺维亚的 3D 轮廓仪扫描不同年份铸造的硬币的地形，以研究表面差异。

硬币特征很容易为公众所识别，因为它们是常见的物体。花一分钱就能了解 Nanovea 高级表面分析软件的优势：Mountains 3D。使用我们的 3D 轮廓仪收集的表面数据可以通过表面减法和 2D 轮廓提取对复杂的几何形状进行高级分析。使用受控掩模、印模或模具进行表面减法可比较制造工艺的质量，而轮廓提取可通过尺寸分析来识别公差。 Nanovea 的 3D 轮廓仪和 Mountains 3D 软件可研究看似简单物体（如便士）的亚微米形貌。

测量目标

使用Nanovea公司的高速线传感器扫描了五枚硬币的整个上表面。每枚硬币的内外半径都是用Mountains高级分析软件测量的。从感兴趣区域的每个硬币表面提取直接表面减法量化表面变形。

结果和讨论

三维表面

Nanovea HS2000轮廓仪仅用24秒就扫描了一个20mm x 20mm区域的400万个点，步长为10um x 10um，获得了一枚硬币的表面。下面是扫描的高度图和3D可视化图。3D视图显示了高速传感器捕捉肉眼无法察觉的小细节的能力。硬币表面有许多细小的划痕。研究了硬币在三维视图中看到的纹理和粗糙度。

尺寸分析

提取了便士的轮廓，通过尺寸分析得到了边缘特征的内径和外径。外半径平均为9.500 mm ± 0.024，而内半径平均为8.960 mm ± 0.032。Mountains 3D可以对二维和三维数据源进行额外的尺寸分析，包括距离测量、台阶高度、平面度和角度计算。

表面减法

图5显示了表面减法分析所关注的区域。2007年的便士被用作四个旧便士的参考表面。从2007年的分币表面减去，显示出有孔/峰的分币之间的差异。总的表面体积差是由孔/峰的体积相加得到的。均方根误差指的是分币表面相互之间的吻合程度。

总结

Nanovea的高速HS2000L扫描了5枚不同年份铸造的便士。Mountains 3D软件使用轮廓提取、尺寸分析和表面减法来比较每枚硬币的表面。该分析明确了硬币之间的内、外半径，同时直接比较了表面特征的差异。Nanovea的3D轮廓仪能够测量任何纳米级分辨率的表面，结合Mountains的3D分析能力，可能的研究和质量控制应用是无限的。

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聚合物管材的尺寸和表面处理

聚合物管的尺寸和表面分析的重要性

由聚合物材料制成的管材通常用于许多行业，包括汽车、医疗、电气和许多其他类别。在这项研究中，使用 Nanovea 研究了由不同聚合材料制成的医用导管 3D 非接触式轮廓仪来测量表面粗糙度、形态和尺寸。表面粗糙度对导管至关重要，因为导管的许多问题，包括感染、物理创伤和炎症都可能与导管表面有关。机械性能，如摩擦系数，也可以通过观察表面性能来研究。可以获得这些可量化的数据，以确保导管可以用于医疗应用。

与光学显微镜和电子显微镜相比，使用轴向色度的三维非接触式轮廓测量法在表征导管表面方面非常可取，因为它能够测量角度/曲率，尽管有透明度或反射率，但仍能测量材料表面，样品准备工作最少，而且是非侵入性的。与传统的光学显微镜不同，可以获得表面的高度，并用于计算分析；例如，找到尺寸和去除形式，以找到表面粗糙度。与电子显微镜相比，有很少的样品准备，非接触性也允许快速收集数据，而不用担心样品准备的污染和错误。

测量目标

在这项应用中，Nanovea 3D非接触式轮廓仪被用来扫描两根导管的表面：一根由TPE（热塑性弹性体）制成，另一根由PVC（聚氯乙烯）制成。将获得并比较这两根导管的形态、径向尺寸和高度参数。

结果和讨论

三维表面

尽管聚合物管有一定的弯曲度，但Nanovea 3D非接触式轮廓仪可以扫描导管的表面。从所做的扫描中，可以获得一个三维图像，以便快速、直接地对表面进行视觉检查。

二维空间分析

通过从原始扫描图像中提取轮廓线并拟合圆弧得到外径向尺寸。这显示了三维非接触式轮廓仪在质量控制应用中进行快速尺寸分析的能力。沿着导管的长度可以很容易地获得多个剖面。

表面分析粗糙度

总结

在这个应用中，我们已经展示了Nanovea 3D非接触式轮廓仪如何被用来表征聚合物管。具体来说，获得了医用导管的表面计量学、径向尺寸和表面粗糙度。发现TPE导管的外半径为2.40mm，而PVC导管为1.27mm。TPE导管的表面被发现比PVC导管更粗糙。TPE的Sa为0.9740µm，而PVC为0.1791µm。虽然在此应用中使用了医用导管，但三维非接触式轮廓测量法也可应用于各种表面。可获得的数据和计算结果并不局限于所显示的内容。

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用三维轮廓仪测量蜂窝板的表面光洁度

简介

蜂窝板表面的粗糙度、孔隙率和纹理对最终的面板设计来说是至关重要的量化。这些表面质量可以直接关系到面板表面的美学和功能特性。更好地了解表面纹理和孔隙度有助于优化面板的表面加工和可制造性。需要对蜂窝板进行定量、精确和可靠的表面测量，以控制应用和涂装要求的表面参数。Nanovea 3D非接触式传感器利用独特的色度共聚焦技术，能够精确测量这些面板表面。

测量目标

在本研究中，使用配备高速线路传感器的 Nanovea HS2000 平台来测量和比较两种具有不同表面光洁度的蜂窝板。我们展示 Nanovea 非接触式轮廓仪能够提供快速、精确的 3D 轮廓测量以及表面光洁度的全面深入分析。

结果和讨论

两个具有不同表面处理的蜂窝板样品，即样品1和样品2的表面被测量。图3和图4分别显示了样品1和样品2表面的假彩色和三维视图。粗糙度和平整度值由高级分析软件计算，并在表1中进行了比较。与样品1相比，样品2表现出更多的多孔性表面。因此，样品2拥有较高的粗糙度Sa，为14.7微米，而样品1的Sa值为4.27微米。

蜂窝板表面的二维剖面图在图5中进行了比较，让用户对样品表面不同位置的高度变化有一个直观的比较。我们可以观察到，样品1在最高峰和最低谷位置之间的高度变化为~25微米。另一方面，样品2在整个二维剖面上显示了几个深层孔隙。先进的分析软件有能力自动定位和测量六个相对较深的孔隙的深度，如图4.b样品2的表格中所示。六个孔隙中最深的孔隙拥有近90微米的最大深度（步骤4）。

为了进一步研究样品2的孔隙大小和分布，进行了孔隙率评估，并在下一节中讨论。图5中显示了切片视图，表2中总结了结果。我们可以观察到，在图5中用蓝色标记的孔隙在样品表面有一个相对均匀的分布。孔隙的投影面积占整个样品表面的18.9%。每平方毫米的总孔隙的体积是~0.06毫米³。孔隙的平均深度为42.2µm，最大深度为108.1µm。

结论

在这个应用中，我们已经展示了Nanovea HS2000平台配备的高速线传感器是一个理想的工具，可以快速和准确地分析和比较蜂窝板样品的表面光洁度。高分辨率的轮廓测量扫描与先进的分析软件相搭配，可以对蜂窝板样品的表面光洁度进行全面和定量的评估。

这里显示的数据只代表了分析软件中的一小部分计算结果。Nanovea轮廓仪几乎可以测量任何表面，在半导体、微电子、太阳能、光纤、汽车、航空航天、冶金、加工、涂层、制药、生物医学、环境和许多其他行业有广泛的应用。

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高速扫描/非接触式轮廓测量法

介绍。

快速、简单的表面测量设置可节省时间、精力，对于质量控制、研发和生产设施至关重要。纳诺维亚酒店非接触式轮廓仪能够执行 3D 和 2D 表面扫描，以测量任何表面上的纳米到宏观尺度的特征，提供广泛的可用性。

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太阳能电池的表面粗糙度和特征

太阳能电池板测试的重要性

最大化太阳能电池的能量吸收是这项技术作为可再生资源生存下来的关键。多层涂层和玻璃保护允许光的吸收、透过和反射，这是光伏电池工作所必需的。考虑到大多数消费太阳能电池的效率为15-18%，优化它们的能量输出是一场持续的战斗。

研究表明，表面粗糙度在光反射中起着关键作用。最初的玻璃层必须尽可能光滑，以减少光的反射，但随后的玻璃层并不遵循这一准则。每一层镀膜与另一层镀膜的界面都必须有一定程度的粗糙度，以增加各自损耗区内光散射的可能性，并增加电池对光的吸收1。优化这些区域的表面粗糙度可以使太阳能电池达到最佳运行状态，使用Nanovea HS2000高速传感器可以快速准确地测量表面粗糙度。

测量目标

在本研究中，我们将展示Nanovea的能力。轮廓仪 HS2000高速传感器通过测量光伏电池的表面粗糙度和几何特征。本次演示将测量无玻璃保护的单晶硅太阳能电池，但该方法可用于其他各种应用。