التصنيف: Profilometry | الهندسة والشكل

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Application Note | Stent Coating Adhesion Testing

Stent Coating Adhesion and Delamination Analysis Using Nano Scratch Testing

Quantifying Coating Failure and Adhesion Performance on Drug-Eluting Stents

Research & Experimental Testing

دوانجي لي ، دكتوراه

Visual Design & Editorial

أندرو شور

مقدمة

Blood is carried through arteries from the heart to the rest of the body. Any weakening or blockage of these vessels can pose significant health risks and may become life-threatening. A stent is a small mesh tube inserted into the lumen of a blood vessel to treat narrowed or weakened arteries. Stent implantation is now a widely used procedure to support the arterial wall and restore blood flowᶦ.

Metal stent mesh geometry illustrating the structural complexity of vascular implant design.

Why coating adhesion matters in drug-eluting stents

Drug-eluting stents represent a major advancement in stent technology. They incorporate a biodegradable, biocompatible polymer coating that enables controlled drug release at the arterial site, helping to inhibit intimal thickening and reduce the risk of restenosisᶦᶦ.

A critical concern in these systems is the delamination of the polymer coating from the metallic stent substrate. This coating carries the drug-eluting layer, and its adhesion directly impacts device performance and reliability.

To improve coating adhesion, stents are often designed with complex geometries. In this study, the polymer coating is located at the bottom of grooves within the stent mesh. This configuration presents a significant challenge for adhesion measurement.

A reliable method is required to quantitatively evaluate the interfacial strength between the polymer coating and the metal substrate. The small diameter of the stent mesh, comparable to a human hair, combined with its three-dimensional geometry, requires:

ultrafine X-Y positioning accuracy
precise control of applied load
accurate depth measurement during testing

Measurement Method

Nano scratch testing is performed using the جهاز اختبار ميكانيكي NANOVEA PB1000, in Nano Scratch Mode, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal mesh of stent samples.

Controlled scratch measurements are carried out on stent geometries with dimensions comparable to a human hair, enabling precise evaluation of coating adhesion on complex stent structures.

نانوفيا PB1000 Advanced

اختبار ميكانيكي

شروط الاختبار

1. Regular Stent Samples

The stent is fixed on the sample stage, with a support wire inserted inside the stent tube to ensure stability during nano scratch testing. The NANOVEA Mechanical Tester is used to perform nano scratch measurements using the parameters summarized in Table 1, to evaluate the cohesive and adhesive strength of the polymer coating on the metal substrate.

Parameter	Value
Load type	تدريجي
Initial load	0.05 mN
Final load	300 and 100 mN
Sliding speed	0.5 mm/min
Sliding distance	0.5 mm
Indenter geometry	مخروطي
Indenter material (tip)	الماس
نصف قطر طرف إندينتر	20 µm
درجة حرارة	24°C (room)

الجدول 1: Test parameters for nano scratch measurements on regular stent samples

2. Grooved Stent Samples

The SEM image in Fig. 1 shows the cross-section of the stent sample. The stent features a groove with a depth of approximately 30 µm. The polymer coating, with a thickness of 10.8 µm, is located at the bottom of the groove.

Standard 60° conical diamond tips are not sharp enough to reach the bottom of the groove without contacting the sidewalls. Therefore, a sharper 40° conical diamond tip is used in this study (Fig. 2).

Nano scratch measurements are performed using the parameters summarized in Table 2.

Parameter	Value
Load type	تدريجي
Initial load	0.1 mN
Final load	300 mN
معدل التحميل	300 mN/min
Scratch length	0.25 mm
Scratch speed	0.25 mm/min
Indenter geometry	40° cone
Indenter material (tip)	الماس
نصف قطر طرف إندينتر	5 µm

Table 2: Test parameters for nano scratch measurements on grooved stent samples

Fig. 1: SEM cross-section of a grooved stent showing polymer coating located at the bottom of the groove, highlighting the challenge of coating adhesion measurement in recessed geometries.

Fig. 2: Schematic of a 40° conical diamond tip designed for nano scratch testing inside stent grooves, enabling accurate adhesion measurement without sidewall interference.

النتائج والمناقشة

The stent mesh has a diameter of approximately 100 μm, comparable to a human hair. Precise positioning is therefore critical to ensure the scratch test is performed at the center of the stent mesh. The NANOVEA Mechanical Tester provides X–Y positioning accuracy down to 0.25 μm, enabling accurate test placement under the integrated optical microscope.

1. Regular Stent Samples

Nano scratch testing is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch track on the stent is shown in Fig. 3a, while failure behavior at different stages is presented in Fig. 3b and 3c.

Two critical loads are identified:

Lc1: the load at which the first visible damage appears on the coating
Lc2: the load at which the coating is fully removed and the substrate is exposed

The evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth is shown in Fig. 4, providing insight into the progression of coating failure during the test.

The first signs of coating damage appear at Lc1 ≈ 14.5 mN. As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a wider and deeper scratch track. During this phase, the COF increases from approximately 0.05 to 0.7.

At Lc2 ≈ 78.1 mN, the coating is fully delaminated from the metal substrate. Beyond this point, as the load continues to increase, both COF and penetration depth remain relatively stable due to the mechanical support of the underlying metal substrate.

(a) Full Scratch Track

(b) Lc1 ≈ 14.5 mN

Fig. 3: Nano scratch track on a stent coating under progressively increasing load, showing (a) full scratch path, (b) initial coating failure at Lc1 ≈ 14.5 mN, and (c) complete coating delamination at Lc2 ≈ 78.1 mN.

Fig. 4: Evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth during nano scratch testing of a stent coating under progressively increasing load, showing the progression of coating failure and transition to substrate support.

Failures during nano scratch testing up to a maximum load of 300 mN occur at critical loads below 100 mN. To enable a more quantitative comparison of coating performance, additional tests are performed with a maximum load of 100 mN on two stent samples, referred to as Sample 1 and Sample 2.

Fig. 5 compares the scratch tracks of Sample 1 and Sample 2 after nano scratch testing. Sample 1 exhibits the first sign of coating damage at a critical load of Lc1 ≈ 13.2 mN, while Sample 2 shows initial failure at a higher load of Lc1 ≈ 21.1 mN.

Coating delamination occurs at 62.5 mN for Sample 1. In contrast, the coating on Sample 2 remains intact throughout the test, continuing to protect the metal substrate under the same loading conditions.

This behavior is further reflected in the evolution of coefficient of friction (COF) and penetration depth, as shown in Fig. 6. When the diamond tip penetrates through the coating and contacts the metal substrate in Sample 1, the COF reaches a peak while the penetration depth decreases due to the increased stiffness of the underlying substrate.

(a) Sample 1 – Early Coating Failure

(b) Sample 2 – Improved Coating Integrity

Fig. 5: Comparison of nano scratch tracks for two stent coatings, showing (a) early coating failure and delamination in Sample 1, and (b) improved coating integrity in Sample 2 under the same loading conditions.

Fig. 6: Comparison of coefficient of friction (COF) and penetration depth for Sample 1 and Sample 2 during nano scratch testing, showing earlier substrate contact and higher friction response in Sample 1, indicating weaker coating adhesion.

2. Grooved Stent Samples

As shown in Fig. 1 and Fig. 7, the grooved stent mesh has a diameter of approximately 90 μm, comparable to a human hair. The groove has a width of ~50 μm and a depth of 30 μm. This geometry presents a significant challenge for nano scratch testing, particularly for evaluating coating adhesion at the bottom of the groove.

Precise positioning is critical to locate the scratch test within the groove. The nano scratch test is performed with a progressively increasing load up to 300 mN. The full scratch tracks of grooved stent Samples 3 and 4 are compared in Fig. 7.

The critical load Lc is defined as the load at which the coating fails and the substrate becomes exposed. The evolution of normal load and penetration depth, shown in Fig. 8, provides further insight into the progression of coating failure during testing.

As the applied load increases, the diamond tip progressively penetrates the polymer coating, resulting in a deeper scratch track. When the critical load Lc is reached, the coating delaminates from the metal substrate.

Sample 3 exhibits coating failure at Lc ≈ 126 mN, while Sample 4 fails at a higher load of Lc ≈ 173 mN. This difference indicates stronger adhesion of the coating in Sample 4.

The measured critical loads enable quantitative comparison of coating adhesion performance. Under the same testing conditions, the coating on Sample 4 demonstrates higher resistance to delamination, making it the better-performing candidate in this study.

(d) Sample 4 – Higher Adhesion in Groove (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 7: Nano scratch tracks inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing (c) coating failure at Lc ≈ 126 mN in Sample 3 and (d) higher adhesion with delayed failure at Lc ≈ 173 mN in Sample 4.

(a) Sample 3 – Earlier Coating Failure (Lc ≈ 126 mN)

(b) Sample 4 – Delayed Failure and Higher Adhesion (Lc ≈ 173 mN)

Fig. 8: Evolution of normal load and penetration depth during nano scratch testing inside stent grooves for Samples 3 and 4, showing earlier coating failure in Sample 3 and delayed failure at higher load in Sample 4. The vertical green line indicates the critical load (Lc) where coating delamination occurs.

خاتمة

This study demonstrates the ability of the NANOVEA Mechanical Tester to quantitatively evaluate the cohesive and adhesive strength of polymer coatings on both regular and grooved stent geometries using nano scratch testing.

The recessed geometry of the stent grooves, approximately 50 μm wide and 30 μm deep, presents a significant challenge for coating adhesion measurement. The high X–Y positioning accuracy of 0.25 μm enables precise placement of the scratch test within these confined regions, allowing direct evaluation of coating performance where failure is most critical.

By applying a controlled, progressively increasing load, critical loads associated with coating failure can be identified and compared across samples. This approach enables reliable differentiation of coating adhesion performance and interfacial integrity, even on small, complex stent structures.

مراجع

[I] http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/stents
[II] http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-99402006000300008

Frequently Asked Questions About Stent Coating Adhesion Testing

What is stent coating adhesion testing?

Stent coating adhesion testing evaluates how strongly a polymer coating is bonded to the metal substrate of a stent. Techniques such as nano scratch testing quantify the load at which coating damage and delamination occur, providing measurable indicators of adhesion strength.

What is critical load (Lc) in nano scratch testing?

Critical load (Lc) is the applied load at which a coating fails during a scratch test.

Lc1 corresponds to the first visible damage in the coating
Lc2 indicates complete coating removal and exposure of the substrate

These values are used to quantify and compare coating adhesion performance.

Why is coating adhesion important in drug-eluting stents?

Coating adhesion directly affects the reliability of drug-eluting stents. Poor adhesion can lead to coating delamination, which may compromise controlled drug release and increase the risk of device failure.

How do you measure coating adhesion inside stent grooves?

Measuring adhesion inside stent grooves requires high positioning accuracy and appropriate indenter geometry. Nano scratch testing with sharp diamond tips allows access to recessed coating regions, enabling direct evaluation of adhesion within complex stent geometries.

What does coefficient of friction (COF) indicate in scratch testing?

The coefficient of friction (COF) reflects changes in surface interaction during the scratch test. A sudden increase in COF often indicates coating failure and contact between the indenter and the underlying metal substrate.

How can nano scratch testing compare different coating formulations?

Nano scratch testing enables direct comparison of coatings by measuring critical loads under controlled conditions. Higher critical loads indicate stronger adhesion and improved resistance to delamination, allowing selection of better-performing coating systems.

Need Reliable Stent Coating Adhesion Testing?

Dental Surface Roughness Measurement & 3D Tooth Topography

Application Note | Dental Surface Characterization

Dental Surface Roughness Measurement and Full 3D Tooth Topography

Surface Roughness Analysis Using Non-Contact Optical Profilometry

أُعدت بواسطة

Walter Alabiso, PhD; Davide Morrone, MPhys; Andrew Shore, MA

مقدمة

The ability to accurately characterize tooth surfaces, including micro-roughness and 3D surface topography at the nanometer scale, enables advanced research and applications in orthodontics and dental materials science. Non-contact optical profilometry provides a precise method for measuring dental surface roughness and analyzing tooth surface morphology without damaging delicate structures. These measurements support the development of composite dental materials that replicate the natural surface roughness of enamel, as well as the design and fabrication of patient-specific dental casts and restorative components.

Low surface roughness plays a primary role in limiting bacterial adhesion and plaque formation, thereby reducing the risk of cavities. An increase in average roughness (Ra) above 2 µm leads to a steep increase in biofilm formation in vivo.¹ An Ra of 0.2 µm is considered the threshold value below which no further reduction in bacterial adhesion can be expected.²

Reconstruction of the tooth’s 3D surface topography enables the fabrication of dental casts, which are essential for accurate diagnosis, treatment planning, and the fabrication of dental appliances.

Non-Contact Optical Profilometry for Dental Surface Analysis

The present study illustrates the potential of NANOVEA’s high-precision non-contact optical profilometers for dental surface roughness measurement and 3D tooth topography analysis. Chromatic Light technology offers significant advantages over classical touch probe techniques. It acquires data points from deep crevices and complex geometries without introducing measurement errors or artifacts caused by local plastic deformation and without requiring extensive data manipulation.

Compared to focus variation systems, single-point optical sensing provides superior lateral and height accuracy, with X/Y resolution below 0.5 µm, maximum vertical resolution of 1.9 nm, and the ability to measure surface angles up to 87°. The technique is effective on transparent, opaque, specular, diffusive, polished, and rough dental surfaces, making it well suited for comprehensive dental surface characterization.

ℹ️ اعرف المزيد عن non-contact optical profilometry and surface roughness measurement services.

Measurement Method

في هذا التطبيق ، فإن ملف NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to analyze the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar previously affected by tooth decay. The side of the tooth was scanned using a PS2–MG140 single-point optical sensor to measure surface roughness parameters over a defined region of interest and along multiple line profiles.

The crown of the tooth was then scanned and reconstructed using a PS5–MG35 single-point optical sensor, which is suited for larger-area acquisition and full 3D tooth topography measurement.

نانوفيا JR25 Portable
الملف الشخصي البصري

Surface Measurement Using NANOVEA Optical Profilometer

Surface roughness measurements were performed on the lateral side of the molar crown, followed by full 3D reconstruction of the crown surface. Separate single-point optical sensors were used to optimize measurement accuracy for both localized roughness analysis and large-area surface topography acquisition.

PS2 – MG140

Surface roughness analysis by area and parallel line profiles on the side of the tooth’s crown.

PS5 – MG35

Full 3D surface reconstruction of the tooth’s crown.

معلمات القياس

The following measurement parameters were used for localized surface roughness analysis and full 3D surface reconstruction of the molar crown using NANOVEA single-point optical sensors.

Parameter	Roughness Analysis (Area)	Roughness Analysis (Profiles)	Full 3D Reconstruction
Optical Pen	PS2-MG140	PS2-MG140	PS5-MG35
Z-Range [µm]	300	300	10000
X-Distance [mm]	2.00	3.00	7.50
X-Step Size [µm]	1.70	1.70	10.00
Y-Distance [mm]	2.00	1.00	7.00
Y-Step Size [µm]	1.70	100.00	10.00
Average (Avg)	1	1	1
Measurement Type	Direct	Direct	Direct
Acquisition Mode	Single Frequency	Single Frequency	Double Frequency
Acquisition Rate [Hz]	200	200	100–400
Light Intensity [%]	100	100	100

Optical Profilometry Results

Surface Roughness Analysis (Area)

The PS2 single-point optical sensor was used to investigate fine surface features on the side of the tooth. The image below shows a false-color 2D surface map of the scanned region obtained by non-contact optical profilometry.

A least-squares degree-8 polynomial form removal was applied to isolate the surface roughness component. The roughness filters S-Gaussian 2.5 µm and L-Gaussian 0.8 mm were then applied according to ISO 25178. The resulting filtered surface and corresponding roughness parameters are presented below.

ISO 25178 – Roughness (S-L)
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
F: [Workflow] Form removed (LS-poly 8)
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Height Parameters
سكوير	2.433	µm	ارتفاع الجذر التربيعي
SSK	-0.102		انحراف
SKU	3.715		التفرطح
Sp	18.861	µm	أقصى ارتفاع ذروة
سيفيرت	16.553	µm	Maximum pit depth
س	35.414	µm	أقصى ارتفاع
سا	1.888	µm	حسابي يعني الارتفاع

The average surface roughness Sa is 1.888 µm, while the peak-to-valley height Sz reaches 35.414 µm.

A 3D surface rendering of the filtered area is shown below for visualization.

Roughness Analysis (Profiles)

Surface roughness profiles were measured using a series of 11 parallel line scans along the X direction on the side of the tooth. The false-color 2D surface map of the raw scan is shown below.

The surface form was removed using a least-squares 8-degree polynomial prior to applying the metrological filters, leaving the residual surface shown below.

A statistical analysis of the measured surface roughness profiles reveals the following line roughness parameters.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: لا أحد
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm
Evaluation length: All λc (3)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	5.683	0.761	4.315	6.610
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	6.242	1.009	4.701	8.438
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	11.925	1.676	9.123	15.048
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	2.063	0.297	1.710	2.629
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	2.523	0.361	2.057	3.175

F: لا أحد

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

The value of Ra is consistent with the Sa value extracted from the surface area measurement.

Different metrological filters can be applied to distinguish between macroscopic waviness and microscopic surface roughness. For example, a coarser filter cut-off, such as the 8 mm cut-off used with the Robust Gaussian order-2 filter, produces a smoother waviness profile (red) that is less sensitive to sharp local variations and follows the original surface profile more loosely.

Alternatively, a finer cut-off (e.g., 0.08 mm) enables the analysis of micro-roughness by removing the waviness component that follows the original profile at a larger scale, leaving the finer surface roughness features of the tooth visible.

The microroughness analysis obtained using a 0.08 mm L-Gaussian filter is presented below.

		Description	Mean	Std dev	Min	Max
ISO 4287 – Roughness (S-L)
F: لا أحد
S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm
L-filter (λc): Gaussian, 0.08 mm
Evaluation length: All λc (37)
Amplitude Parameters – Roughness Profile
Rp	µm	Maximum peak height of the roughness profile	1.582	0.122	1.342	1.748
Rv	µm	Maximum valley depth of the roughness profile	1.466	0.119	1.254	1.661
Rz	µm	Maximum height of roughness profile	3.049	0.196	2.820	3.409
Ra	µm	Arithmetic mean deviation of the roughness profile	0.495	0.047	0.423	0.597
Rq	µm	Root-mean-square (RMS) deviation of the roughness profile	0.643	0.056	0.562	0.762

F: لا أحد

S-filter (λs): Gaussian, 2.5 µm

L-filter (λc): Gaussian, 0.8 mm

Evaluation length: All λc (3)

Full 3D Tooth Surface Topography Reconstruction

The extended Z-scan range of the PS5 optical sensor enables high-fidelity scanning of the entire tooth crown surface. The resulting 3D surface topography is shown below.

2D VIEW: 2D surface map of the tooth crown measured with optical profilometry

3D VIEW: High-fidelity 3D rendering of the molar crown surface obtained with optical profilometry

خاتمة

In this application, the NANOVEA JR25 Non-Contact Optical Profiler was used to measure the surface roughness and 3D surface topography of an adult human molar.

Both the area scan and the line profile analysis revealed a roughness Rq of approximately 2.5 µm and an Ra of about 1.9–2.0 µm. These values are consistent with results reported in the literature.³ The use of a narrower L-Gaussian filter with an 80 µm cut-off enabled further investigation of micro-roughness, revealing an Rq of 0.643 µm and an Ra of 0.495 µm.

The full 3D surface topography of the molar crown was reconstructed with high fidelity. The high measurement resolution allows detection of fine surface features and crevices. The resulting surface data can be easily processed and exported as STL files, enabling the design and fabrication of customized dental devices and restorative components.

مراجع

[1] Shin, B.W., et al. Surface Roughness of Prefabricated Pediatric Zirconia Crowns Following Simulated Toothbrushing. Pediatric Dentistry 44.5 (2022): 363–367.
[2] Bollen, C.M.L., Paul Lambrechts, and Marc Quirynen. Comparison of surface roughness of oral hard materials to the threshold surface roughness for bacterial plaque retention: A review of the literature. Dental Materials 13.4 (1997): 258–269.
[3] Suputtamongkol, K., et al. Surface roughness resulting from wear of lithia-disilicate-based posterior crowns. Wear 269.3–4 (2010): 317–322.

Frequently Asked Questions About Dental Surface Roughness Measurement

What is dental surface roughness measurement?

Dental surface roughness measurement quantifies the microscopic texture of tooth surfaces using parameters such as Ra, Rq, and Sa. Optical profilometers measure these features without contacting the surface, allowing accurate analysis of enamel, restorative materials, and dental crowns.

Why use optical profilometry to measure tooth roughness?

Optical profilometry provides non-contact surface measurement with nanometer-scale vertical resolution. It captures 2D surface maps and full 3D surface topography of dental structures without damaging soft or polished surfaces.

What roughness parameters are used for dental surface analysis?

Common roughness parameters include Ra (arithmetic mean roughness), Rq (root mean square roughness), Sa (areal roughness), and Sz (maximum surface height). These parameters help evaluate enamel wear, plaque adhesion risk, and the performance of restorative materials.

Why is surface roughness important in dentistry?

Surface roughness affects plaque retention, wear resistance, and the long-term performance of dental restorations. Controlling micro-roughness can reduce bacterial adhesion and improve the durability of dental materials.

Need Reliable Surface Roughness Measurement for Dental Materials?

فحص سطح اللحام باستخدام البروفايلو متر المتنقل

فحص سطح اللحام

باستخدام مقياس ملف تعريف ثلاثي الأبعاد محمول

أُعدت بواسطة

كرايج للتنزه

مقدمة

قد يصبح من الضروري فحص لحام معين ، يتم إجراؤه عادةً عن طريق الفحص البصري ، بمستوى عالٍ من الدقة. تشمل المجالات المحددة ذات الأهمية لإجراء تحليل دقيق الشقوق السطحية والمسامية والحفر غير المملوءة ، بغض النظر عن إجراءات التفتيش اللاحقة. يمكن قياس خصائص اللحام مثل البعد / الشكل والحجم والخشونة والحجم وما إلى ذلك من أجل التقييم النقدي.

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل لفحص سطح اللحام

على عكس التقنيات الأخرى مثل مجسات اللمس أو قياس التداخل، فإن تقنية NANOVEA مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد، باستخدام اللوني المحوري، يمكنه قياس أي سطح تقريبًا، ويمكن أن تختلف أحجام العينات بشكل كبير بسبب التدريج المفتوح وليس هناك حاجة لإعداد العينة. يتم الحصول على النانو من خلال النطاق الكلي أثناء قياس المظهر الجانبي للسطح بدون أي تأثير من انعكاس العينة أو الامتصاص، وله قدرة متقدمة على قياس زوايا السطح العالية ولا يوجد أي معالجة برمجية للنتائج. قم بقياس أي مادة بسهولة: شفافة، غير شفافة، براق، منتشر، مصقول، خشن وما إلى ذلك. إن الإمكانات ثنائية وثنائية الأبعاد لمقاييس ملفات التعريف المحمولة NANOVEA تجعلها أدوات مثالية للفحص الكامل الكامل لسطح اللحام سواء في المختبر أو في الميدان.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام أداة التعريف المحمولة NANOVEA JR25 لقياس خشونة السطح وشكل وحجم اللحام ، وكذلك المنطقة المحيطة. يمكن أن توفر هذه المعلومات معلومات مهمة للتحقق بشكل صحيح من جودة عملية اللحام واللحام.

نانوفيا

جي آر 25

نتائج الإختبار

تُظهر الصورة أدناه العرض ثلاثي الأبعاد الكامل للحام والمنطقة المحيطة جنبًا إلى جنب مع معلمات سطح اللحام فقط. يتم عرض ملف تعريف المقطع العرضي ثنائي الأبعاد أدناه.

العينة

مع إزالة ملف تعريف المقطع العرضي ثنائي الأبعاد أعلاه من ثلاثي الأبعاد ، يتم حساب معلومات الأبعاد الخاصة باللحام أدناه. مساحة السطح وحجم المواد المحسوبة للحام فقط أدناه.

	فتحة	قمة
سطح	1.01 ملم²	14.0 ملم²
مقدار	8.799e-5 ملم³	23.27 ملم³
أقصى عمق / ارتفاع	0.0276 ملم	0.6195 ملم
يعني العمق / الارتفاع	0.004024 ملم	0.2298 ملم

خاتمة

في هذا التطبيق ، أظهرنا كيف يمكن لملف التعريف NANOVEA 3D Non-Contact Profiler أن يميز بدقة الخصائص الهامة للحام ومنطقة السطح المحيطة. من الخشونة والأبعاد والحجم ، يمكن تحديد طريقة كمية للجودة والتكرار أو مزيد من التحقيق فيها. يمكن تحليل عينات اللحامات ، مثل المثال الوارد في ملاحظة التطبيق هذه ، بسهولة ، باستخدام سطح طاولة قياسي أو ملف تعريف NANOVEA محمول للاختبار الداخلي أو الميداني

هل لديك تطبيق مماثل؟

تحليل فركتوجرافي باستخدام البروفايلو متر ذات ثلاث درجات

تحليل فركتوجرافي

استخدام القياس الشخصي ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

كرايج للتنزه

مقدمة

تصوير الكسور هو دراسة السمات الموجودة على الأسطح المكسورة وقد تم فحصه تاريخيًا عبر المجهر أو SEM. اعتمادًا على حجم الميزة، يتم تحديد المجهر (ميزات الماكرو) أو SEM (ميزات النانو والجزئي) لتحليل السطح. كلاهما يسمح في النهاية بتحديد نوع آلية الكسر. على الرغم من فعاليته، إلا أن المجهر له حدود واضحة ويعتبر SEM في معظم الحالات، بخلاف التحليل على المستوى الذري، غير عملي لقياس سطح الكسر ويفتقر إلى القدرة على الاستخدام على نطاق أوسع. مع التقدم في تكنولوجيا القياس البصري، NANOVEA مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد تعتبر الآن الأداة المفضلة، مع قدرتها على توفير النانو من خلال قياسات سطحية ثنائية وثلاثية الأبعاد على نطاق واسع

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل لفحص الكسر

على عكس SEM ، يمكن لمقياس ملف التعريف ثلاثي الأبعاد غير المتصل قياس أي سطح تقريبًا ، وحجم العينة ، مع الحد الأدنى من إعداد العينة ، وكل ذلك مع تقديم أبعاد رأسية / أفقية متفوقة لأبعاد SEM. باستخدام ملف التعريف ، يتم التقاط ميزات النطاق الكلي من خلال النانو في قياس واحد مع تأثير صفري من انعكاس العينة. قم بقياس أي مادة بسهولة: شفافة ، غير شفافة ، مرآوية ، منتشرة ، مصقولة ، خشنة ، إلخ. يوفر مقياس ملف التعريف ثلاثي الأبعاد غير المتصل قدرة واسعة وسهلة الاستخدام لتعظيم دراسات التصدع السطحي بجزء بسيط من تكلفة SEM.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام NANOVEA ST400 لقياس السطح المكسور لعينة الصلب. في هذه الدراسة ، سنعرض منطقة ثلاثية الأبعاد واستخراج ملف تعريف ثنائي الأبعاد وخريطة اتجاهية للسطح.

نانوفيا

ST400

نتائج

المسطح العلوي

اتجاه نسيج السطح ثلاثي الأبعاد

الخواص	51.26%
الاتجاه الأول	123.2º
الاتجاه الثاني	116.3º
الاتجاه الثالث	0.1725º

يمكن حساب مساحة السطح والحجم والخشونة والعديد من الأشياء الأخرى تلقائيًا من هذا الاستخراج.

2D استخراج الملف الشخصي

نتائج

السطح الجانبي

اتجاه نسيج السطح ثلاثي الأبعاد

الخواص	15.55%
الاتجاه الأول	0.1617º
الاتجاه الثاني	110.5º
الاتجاه الثالث	171.5º

يمكن حساب مساحة السطح والحجم والخشونة والعديد من الأشياء الأخرى تلقائيًا من هذا الاستخراج.

2D استخراج الملف الشخصي

خاتمة

في هذا التطبيق ، أظهرنا كيف يمكن لمقياس ملف التعريف NANOVEA ST400 3D عدم التلامس أن يميز بدقة التضاريس الكاملة (ميزات النانو والجزئية والكلية) للسطح المكسور. من المنطقة ثلاثية الأبعاد ، يمكن تحديد السطح بوضوح ويمكن استخراج المناطق الفرعية أو الملامح / المقاطع العرضية بسرعة وتحليلها بقائمة لا نهائية من حسابات السطح. يمكن تحليل ميزات سطح النانومتر بشكل أكبر باستخدام وحدة AFM المدمجة.

بالإضافة إلى ذلك ، قامت NANOVEA بتضمين نسخة محمولة إلى تشكيلة Profilometer الخاصة بهم ، وهي مهمة بشكل خاص للدراسات الميدانية حيث يكون سطح الكسر غير متحرك. مع هذه القائمة الواسعة من إمكانيات قياس السطح ، لم يكن تحليل سطح الكسر أسهل وأكثر ملاءمة مع أداة واحدة.

هل لديك تطبيق مماثل؟

ارتداء واحتكاك حزام البوليمر باستخدام الترايبومتر

أحزمة بوليمر

ارتدي واحتكاك باستخدام جهاز ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

ينقل محرك الحزام الطاقة ويتتبع الحركة النسبية بين اثنين أو أكثر من أعمدة الدوران. كحل بسيط وغير مكلف مع الحد الأدنى من الصيانة ، تُستخدم محركات السيور على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل المناشير ، ومناشير الخشب ، والدرسات ، ومنفاخ الصوامع ، والناقلات. يمكن لمحركات الحزام حماية الماكينة من الحمل الزائد وكذلك الرطوبة وعزل الاهتزازات.

أهمية تقييم الارتداء للقيادة ذات الأحزمة

الاحتكاك والتآكل أمر لا مفر منه للأحزمة في آلة يحركها حزام. يضمن الاحتكاك الكافي نقلًا فعالًا للطاقة دون الانزلاق ، ولكن الاحتكاك المفرط قد يؤدي إلى تآكل الحزام بسرعة. تحدث أنواع مختلفة من الاهتراء مثل التعب والتآكل والاحتكاك أثناء تشغيل محرك الحزام. من أجل إطالة عمر الحزام وتقليل التكلفة والوقت على إصلاح واستبدال الحزام ، فإن التقييم الموثوق لأداء تآكل الأحزمة أمر مرغوب فيه لتحسين عمر الحزام وكفاءة الإنتاج وأداء التطبيق. القياس الدقيق لمعامل الاحتكاك ومعدل التآكل للحزام يسهل البحث والتطوير ومراقبة الجودة لإنتاج الحزام.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، قمنا بمحاكاة ومقارنة سلوكيات ارتداء الأحزمة ذات القوام السطحي المختلف لعرض قدرة نانوفيا T2000 Tribometer في محاكاة عملية تآكل الحزام بطريقة محكومة ومراقب.

نانوفيا

T2000

إجرائات الإمتحان

تم تقييم معامل الاحتكاك ، COF ، ومقاومة التآكل لحزامين مع خشونة السطح المختلفة والملمس من خلال نانوفيا حمل زائد ثلاثي الأبعاد باستخدام وحدة التآكل الترددي الخطي. تم استخدام كرة فولاذية 440 (قطرها 10 مم) كمادة مضادة. تم فحص خشونة السطح ومسار التآكل باستخدام جهاز متكامل مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد. معدل التآكل، ك، باستخدام الصيغة K = Vl (Fxs)، أين الخامس هو الحجم البالي ، F هو الحمل العادي و س هي المسافة المنزلقة.

يرجى ملاحظة أنه تم استخدام نظير كرة فولاذية 440 ملساء كمثال في هذه الدراسة ، يمكن تطبيق أي مادة صلبة ذات أشكال مختلفة وتشطيب سطحي باستخدام تركيبات مخصصة لمحاكاة حالة التطبيق الفعلية.

النتائج والمناقشة

يتميز الحزام المحكم والحزام الأملس بخشونة سطحية Ra تبلغ 33.5 و 8.7 um ، على التوالي ، وفقًا لمحات السطح التي تم تحليلها والتي تم التقاطها باستخدام نانوفيا 3D بروفايل بصري عدم الاتصال. تم قياس COF ومعدل التآكل للحزامين المختبرين عند 10 N و 100 N ، على التوالي ، لمقارنة سلوك تآكل الأحزمة عند الأحمال المختلفة.

شكل 1 يوضح تطور COF للأحزمة أثناء اختبارات التآكل. تُظهر الأحزمة ذات القوام المختلف سلوكيات تآكل مختلفة إلى حد كبير. من المثير للاهتمام أنه بعد فترة التشغيل التي يزداد فيها COF تدريجيًا ، يصل الحزام المحكم إلى COF أقل من 0.5 ~ في كلا الاختبارين اللذين تم إجراؤهما باستخدام أحمال 10 N و 100 N. يُظهر الحمل البالغ 10 نيوتن COF أعلى بكثير من ~ 1.4 عندما يصبح COF مستقرًا ويحتفظ فوق هذه القيمة لبقية الاختبار. تم اختبار الحزام الناعم الذي تم اختباره تحت حمولة 100 N سريعًا بواسطة الكرة الفولاذية 440 وشكل مسار تآكل كبير. لذلك توقف الاختبار عند 220 دورة.

شكل ١: تطور COF للأحزمة بأحمال مختلفة.

يقارن الشكل 2 صور مسار التآكل ثلاثية الأبعاد بعد الاختبارات عند 100 N. يوفر مقياس NANOVEA 3D غير المتصل بعدم التلامس أداة لتحليل الشكل التفصيلي لمسارات التآكل ، مما يوفر مزيدًا من التبصر في الفهم الأساسي لآلية التآكل.

الجدول 1: نتيجة تحليل مسار التآكل.

الشكل 2: عرض ثلاثي الأبعاد للحزامين
بعد الاختبارات عند 100 N.

يسمح ملف مسار التآكل ثلاثي الأبعاد بتحديد مباشر ودقيق لحجم مسار التآكل المحسوب بواسطة برنامج التحليل المتقدم كما هو موضح في الجدول 1. في اختبار التآكل لـ 220 دورة ، يحتوي الحزام الناعم على مسار تآكل أكبر وأعمق بكثير بحجم 75.7 مم 3 ، مقارنة بحجم تآكل 14.0 مم 3 للحزام المحكم بعد اختبار تآكل 600 ثورة. يؤدي الاحتكاك العالي للحزام الناعم ضد الكرة الفولاذية إلى معدل تآكل أعلى بمقدار 15 ضعفًا مقارنة بالحزام المحكم.

من المحتمل أن يكون هذا الاختلاف الكبير في COF بين الحزام المحكم والحزام الأملس مرتبطًا بحجم منطقة التلامس بين الحزام والكرة الفولاذية ، مما يؤدي أيضًا إلى أداء التآكل المختلف. يوضح الشكل 3 مسارات التآكل للحزامين تحت المجهر البصري. يتوافق فحص مسار التآكل مع الملاحظة الخاصة بتطور COF: الحزام المحكم ، الذي يحافظ على انخفاض COF يبلغ 0.5 تقريبًا ، لا يُظهر أي علامة على التآكل بعد اختبار التآكل تحت حمولة 10 N. يظهر الحزام الناعم تآكلًا بسيطًا المسار عند 10 N. تخلق اختبارات التآكل التي تم إجراؤها عند 100 N مسارات تآكل أكبر بشكل كبير على كل من الأحزمة ذات النسيج الناعم والسلس ، وسيتم حساب معدل التآكل باستخدام ملفات التعريف ثلاثية الأبعاد كما سيتم مناقشته في الفقرة التالية.

الشكل 3: قم بارتداء المسارات تحت المجهر الضوئي.

خاتمة

في هذه الدراسة ، عرضنا قدرة NANOVEA T2000 Tribometer في تقييم معامل الاحتكاك ومعدل تآكل الأحزمة بطريقة كمية وجيدة التحكم. يلعب نسيج السطح دورًا مهمًا في مقاومة الاحتكاك والتآكل للأحزمة أثناء أداء الخدمة. يُظهر الحزام المحكم معامل احتكاك ثابتًا يبلغ 0.5 تقريبًا ويمتلك عمرًا طويلاً ، مما يؤدي إلى تقليل الوقت والتكلفة في إصلاح أو استبدال الأداة. وبالمقارنة ، فإن الاحتكاك المفرط للحزام الأملس ضد الكرة الفولاذية يؤدي إلى تآكل الحزام بسرعة. علاوة على ذلك ، يعتبر التحميل على الحزام عاملاً حيويًا في مدة خدمته. يخلق الحمل الزائد احتكاكًا عاليًا جدًا ، مما يؤدي إلى تسريع تآكل الحزام.

يوفر NANOVEA T2000 Tribometer اختبارًا دقيقًا وقابلًا للتكرار للتآكل والاحتكاك باستخدام أوضاع الدوران والخطية المتوافقة مع ISO و ASTM ، مع تآكل اختياري بدرجة حرارة عالية ، ووحدات تزييت وتآكل ثلاثي متوفرة في نظام واحد متكامل مسبقًا. نانوفيا النطاق الذي لا مثيل له هو الحل المثالي لتحديد النطاق الكامل للخصائص الترايبولوجية للطلاءات الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو القاسية والأغشية والركائز.

هل لديك تطبيق مماثل؟

البنية المجهرية الأحفورية باستخدام قياس الأبعاد ثلاثي بالبروفايلو متر

البنية المجهرية الأحفورية

استخدام القياس الشخصي ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

دوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

الحفريات هي بقايا آثار النباتات والحيوانات والكائنات الحية الأخرى المحفوظة في الرواسب تحت البحار القديمة والبحيرات والأنهار. عادة ما تتحلل أنسجة الجسم الرخوة بعد الموت ، لكن الأصداف الصلبة والعظام والأسنان تتحجر. غالبًا ما يتم الحفاظ على ميزات سطح البنية المجهرية عند حدوث استبدال معدني للقشور والعظام الأصلية ، مما يوفر نظرة ثاقبة لتطور الطقس وآلية تكوين الأحافير.

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل للفحص الأحفوري

تمكننا الملامح ثلاثية الأبعاد للأحفورة من مراقبة السمات السطحية التفصيلية للعينة الأحفورية من زاوية أقرب. قد لا يمكن تمييز الدقة العالية لمقياس ملف التعريف NANOVEA بالعين المجردة. يقدم برنامج تحليل الملف التعريفي مجموعة واسعة من الدراسات التي تنطبق على هذه الأسطح الفريدة. على عكس التقنيات الأخرى مثل مجسات اللمس، فإن تقنية NANOVEA مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد يقيس ملامح السطح دون لمس العينة. وهذا يسمح بالحفاظ على السمات السطحية الحقيقية لبعض العينات الأحفورية الدقيقة. علاوة على ذلك، فإن مقياس الملف الشخصي Jr25 النموذجي المحمول يتيح القياس ثلاثي الأبعاد في المواقع الأحفورية، مما يسهل إلى حد كبير تحليل الحفريات وحمايتها بعد التنقيب.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، يتم استخدام مقياس الملامح NANOVEA Jr25 لقياس سطح عينتين أحفوريتين تمثيليتين. تم مسح وتحليل كامل سطح كل أحفورة من أجل تحديد خصائص سطحها والتي تشمل الخشونة ، والكونتور ، واتجاه النسيج.

نانوفيا

الابن 25

براتشيوبود فوسيل

أول عينة أحفورية تم تقديمها في هذا التقرير هي أحفورة Brachiopod ، والتي جاءت من حيوان بحري له "صمامات" صلبة (قذائف) على سطحه العلوي والسفلي. ظهرت لأول مرة في العصر الكمبري ، أي منذ أكثر من 550 مليون سنة.

يظهر العرض ثلاثي الأبعاد للمسح في الشكل 1 ويظهر عرض الألوان الزائفة في الشكل 2.

شكل ١: عرض ثلاثي الأبعاد لعينة أحافير Brachiopod.

الشكل 2: عرض لون كاذب لعينة أحافير Brachiopod.

تمت إزالة الشكل العام بعد ذلك من السطح من أجل فحص شكل السطح المحلي ومحيط أحفورة Brachiopod كما هو موضح في الشكل 3. يمكن الآن ملاحظة نسيج أخدود متباين غريب على عينة أحافير Brachiopod.

الشكل 3: عرض الألوان الزائفة وخطوط الكنتور عرض بعد إزالة النموذج.

يتم استخراج ملف تعريف الخط من المنطقة المنسوجة لإظهار عرض مقطعي للسطح الأحفوري في الشكل 4. تقيس دراسة ارتفاع الخطوة الأبعاد الدقيقة لميزات السطح. يبلغ متوسط عرض الأخاديد 0.38 مم وعمق ~ 0.25 مم.

الشكل 4: ملف تعريف الخط ودراسات ارتفاع الخطوة للسطح المحكم.

كرينويد الجذعية الأحفورية

العينة الأحفورية الثانية هي أحفورة جذعية كرينويدية. ظهرت Crinoids لأول مرة في بحار العصر الكمبري الأوسط ، قبل حوالي 300 مليون سنة من الديناصورات.

يظهر العرض ثلاثي الأبعاد للمسح في الشكل 5 ويظهر عرض الألوان الزائفة في الشكل 6.

الشكل 5: عرض ثلاثي الأبعاد لعينة أحفورية كرينويد.

تم تحليل خواص نسيج السطح وخشونة أحفورة ساق Crinoid في الشكل 7.

هذه الأحفورة لها اتجاه نسيج تفضيلي في زاوية قريبة من 90 درجة ، مما يؤدي إلى تماثل خواص الملمس بمقدار 69%.

الشكل 6: عرض اللون الزائف لملف جذع Crinoid عينة.

الشكل 7: نسيج السطح خواص وخشونة أحفورة ساق Crinoid.

يظهر المظهر الجانبي ثنائي الأبعاد على طول الاتجاه المحوري لحفورة جذع Crinoid في الشكل 8.

حجم قمم نسيج السطح موحد إلى حد ما.

الشكل 8: تحليل الملف الشخصي ثنائي الأبعاد لأحفوري ساق Crinoid.

خاتمة

في هذا التطبيق ، درسنا بشكل شامل الميزات السطحية ثلاثية الأبعاد لحفورة جذعية Brachiopod و Crinoid باستخدام مقياس التشكيل الجانبي المحمول غير المتصل NANOVEA Jr25. نعرض أن الأداة يمكن أن تميز بدقة التشكل ثلاثي الأبعاد لعينات الأحافير. ثم يتم تحليل سمات السطح المثير للاهتمام وملمس العينات. تمتلك عينة Brachiopod نسيج أخدود متباين ، بينما تُظهر أحافير جذع Crinoid تباينًا تفضيليًا للنسيج. أثبتت عمليات المسح السطحي ثلاثية الأبعاد المفصلة والدقيقة أنها أدوات مثالية لعلماء الحفريات والجيولوجيين لدراسة تطور الحياة وتكوين الأحافير.

تمثل البيانات الموضحة هنا جزءًا فقط من الحسابات المتوفرة في برنامج التحليل. تقيس مقاييس ملف تعريف NANOVEA أي سطح تقريبًا في المجالات بما في ذلك أشباه الموصلات ، والإلكترونيات الدقيقة ، والطاقة الشمسية ، والألياف البصرية ، والسيارات ، والفضاء ، والمعادن ، والآلات ، والطلاء ، والأدوية ، والطب الحيوي ، والبيئة وغيرها الكثير.

هل لديك تطبيق مماثل؟

قياس حدود السطح

قياس حدود السطح باستخدام مقياس التشكيل الجانبي ثلاثي الأبعاد

يتعلم أكثر

قياس الحدود السطحية

استخدام القياس الشخصي ثلاثي الأبعاد

أُعدت بواسطة

كريج ليزينج

مقدمة

في الدراسات التي يتم فيها تقييم واجهة ميزات السطح والأنماط والأشكال وما إلى ذلك ، من أجل الاتجاه ، سيكون من المفيد تحديد مجالات الاهتمام بسرعة على ملف تعريف القياس بأكمله. من خلال تقسيم السطح إلى مناطق مهمة ، يمكن للمستخدم تقييم الحدود والقمم والحفر والمساحات والأحجام والعديد من الأشياء الأخرى بسرعة لفهم دورها الوظيفي في ملف تعريف السطح بأكمله قيد الدراسة. على سبيل المثال ، مثل تصوير حدود الحبوب للمعادن ، تكمن أهمية التحليل في واجهة العديد من الهياكل وتوجهها العام. من خلال فهم كل مجال من مجالات الاهتمام ، يمكن تحديد العيوب و / أو الشذوذ داخل المنطقة الكلية. على الرغم من أن تصوير حدود الحبوب يُدرس عادةً في نطاق يتجاوز قدرة مقياس ملف التعريف ، وهو مجرد تحليل للصور ثنائية الأبعاد ، إلا أنه مرجع مفيد لتوضيح مفهوم ما سيتم عرضه هنا على نطاق أوسع جنبًا إلى جنب مع مزايا قياس السطح ثلاثي الأبعاد.

أهمية مقياس التشكيل ثلاثي الأبعاد غير المتصل لدراسة فصل السطح

على عكس التقنيات الأخرى مثل مجسات اللمس أو قياس التداخل، فإن مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد، باستخدام اللوني المحوري، يمكنه قياس أي سطح تقريبًا، ويمكن أن تختلف أحجام العينات بشكل كبير بسبب التدريج المفتوح وليس هناك حاجة لإعداد العينة. يتم الحصول على النانو من خلال النطاق الكلي أثناء قياس المظهر الجانبي للسطح بدون أي تأثير من انعكاس العينة أو الامتصاص، وله قدرة متقدمة على قياس زوايا السطح العالية ولا يوجد أي معالجة برمجية للنتائج. قم بقياس أي مادة بسهولة: شفافة، معتمة، براق، منتشر، مصقول، خشن وما إلى ذلك. توفر تقنية مقياس عدم الاتصال قدرة مثالية وواسعة وسهلة الاستخدام لتحقيق أقصى قدر من الدراسات السطحية عندما تكون هناك حاجة إلى تحليل حدود السطح؛ إلى جانب فوائد القدرة المدمجة ثنائية وثلاثية الأبعاد.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام مقياس التشكيل الجانبي Nanovea ST400 لقياس مساحة سطح الستايروفوم. تم إنشاء الحدود من خلال الجمع بين ملف الكثافة المنعكس جنبًا إلى جنب مع التضاريس ، والتي يتم الحصول عليها في وقت واحد باستخدام NANOVEA ST400. ثم تم استخدام هذه البيانات لحساب معلومات الشكل والحجم المختلفة لكل "حبة" ستايروفوم.

نانوفيا

ST400

النتائج والمناقشة: قياس حدود السطح ثنائي الأبعاد

صورة الطبوغرافيا (أسفل اليسار) مقنعة بواسطة صورة الكثافة المنعكسة (أسفل اليمين) لتحديد حدود الحبوب بوضوح. تم تجاهل جميع الحبوب التي يقل قطرها عن 565 ميكرومتر عن طريق تطبيق مرشح.

العدد الإجمالي للحبوب: 167
إجمالي المساحة المتوقعة التي تشغلها الحبوب: 166.917 ملم مربع (64.5962 %)
إجمالي المساحة المتوقعة التي تشغلها الحدود: (35.4038 %)
كثافة الحبوب: 0.646285 حبة / مم 2

المساحة = 0.999500 ملم² +/- 0.491846 ملم²
المحيط = 9114.15 ميكرومتر +/- 4570.38 ميكرومتر
القطر المكافئ = 1098.61 ميكرومتر +/- 256.235 ميكرومتر
متوسط القطر = 945.373 ميكرومتر +/- 248.344 ميكرومتر
الحد الأدنى للقطر = 675.898 ميكرومتر +/- 246.850 ميكرومتر
أقصى قطر = 1312.43 ميكرومتر +/- 295.258 ميكرومتر

النتائج والمناقشة: قياس حدود السطح ثلاثي الأبعاد

باستخدام بيانات الطبوغرافيا ثلاثية الأبعاد التي تم الحصول عليها ، يمكن تحليل الحجم والارتفاع والذروة ونسبة العرض إلى الارتفاع ومعلومات الشكل العام على كل حبة. إجمالي المساحة ثلاثية الأبعاد المشغولة: 2.525 مم 3

خاتمة

في هذا التطبيق ، أظهرنا كيف يمكن لمقياس NANOVEA 3D Non Contact Profilometer أن يميز بدقة سطح الستايروفوم. يمكن الحصول على المعلومات الإحصائية على كامل سطح الاهتمام أو على الحبوب الفردية ، سواء كانت قمم أو حفر. في هذا المثال ، تم استخدام جميع الحبوب الأكبر من الحجم المحدد من قبل المستخدم لإظهار المنطقة والمحيط والقطر والارتفاع. يمكن أن تكون الميزات الموضحة هنا حاسمة للبحث ومراقبة الجودة للأسطح الطبيعية والمُصنَّعة مسبقًا بدءًا من تطبيقات الطب الحيوي إلى تطبيقات الآلات الدقيقة جنبًا إلى جنب مع العديد من التطبيقات الأخرى.

هل لديك تطبيق مماثل؟

قياس عمق مداس الإطار وخشونة السطح المطاطي | جهاز قياس الملامح البصرية ثلاثي الأبعاد

قياس عمق مداس الإطار وقياس خشونة سطح المطاط باستخدام الملامح البصرية ثلاثية الأبعاد

أُعدت بواسطة

أندريا هيرمان

بينما يتم قياس عمق مداس الإطارات عادةً باستخدام مقاييس محمولة باليد لسلامة المستهلك، تتطلب عمليات البحث والتطوير الصناعية ومصنعي الإطارات أساليب أكثر تقدمًا. توضح هذه المذكرة التطبيقية كيف يوفر مقياس الملامح البصري ثلاثي الأبعاد قياساً دقيقاً لعمق مداس الإطار، ورسم الخرائط الكنتورية، وتحليل خشونة سطح المطاط لإجراء دراسات عالية الدقة.

مقدمة

مثل جميع المواد، يرتبط معامل احتكاك المطاط جزئياً بخشونة سطحه. في إطارات المركبات، يؤثر كل من عمق المداس وخشونة السطح تأثيراً مباشراً على أداء الجر والكبح والتآكل. في هذه الدراسة، يتم تحليل خشونة السطح المطاطي وخشونة المداس وأبعاده باستخدام قياس الملامح ثلاثي الأبعاد غير المتلامس.

العينة

أهمية قياس الملامح ثلاثية الأبعاد غير التلامسية لقياس عمق مداس الإطار

على عكس التقنيات الأخرى مثل مجسات اللمس أو قياس التداخل, أجهزة NANOVEA للملامح البصرية ثلاثية الأبعاد غير التلامسية استخدم اللوني المحوري لقياس أي سطح تقريبًا.

يسمح التدريج المفتوح لنظام بروفايلر بمجموعة متنوعة من أحجام العينات ولا يتطلب أي تحضير للعينة. من خلال مسح واحد، يمكن للمستخدمين التقاط كل من عمق مداس الإطار الكلي وخشونة السطح على المستوى الجزئي، مع عدم وجود أي تأثير من انعكاسية العينة أو امتصاصها. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع أجهزة تحديد الملامح هذه بالقدرة المتقدمة على قياس زوايا السطح العالية دون الحاجة إلى معالجة النتائج بالبرمجيات.

هذا التنوع يجعل أجهزة تحديد ملامح نانوفا مثالية لكل من اختبار تآكل الإطارات وأبحاث المواد المطاطية المتقدمة.

هدف القياس

في هذا التطبيق، نعرض في هذا التطبيق نانوفيا ST400جهاز قياس الملامح البصرية ثلاثي الأبعاد غير التلامسي لقياس عمق مداس الإطار، وهندسة الكفاف، وخشونة السطح المطاطي. تم اختيار مساحة سطح عينة كبيرة بما يكفي لتمثيل سطح الإطار بالكامل عشوائياً لهذه الدراسة. ولقياس خصائص المطاط، استخدمنا برنامج التحليل ثلاثي الأبعاد NANOVEA Ultra لقياس أبعاد الأخدود وعمق المداس وخشونة السطح والمساحة المطورة مقابل المساحة المسقطة.

نانوفيا ST400 قياسي
مقياس الملامح البصري ثلاثي الأبعاد

تحليل: مداس الإطار

تُظهر طريقة العرض ثلاثية الأبعاد وطريقة العرض بالألوان الزائفة للمداس قيمة رسم خرائط ثلاثية الأبعاد لتصاميم الأسطح. ويوفر ذلك للمهندسين أداة مباشرة لتقييم اتساق عمق المداس وتصميم الأخدود والتآكل من زوايا متعددة. يُعد كل من التحليل المتقدم للكونتور وتحليل ارتفاع الخطوة أداتين قويتين للغاية لقياس الأبعاد الدقيقة لأشكال العينة وتصميمها.

تحليل الكونتور المتقدم

تحليل ارتفاع الخطوة

تحليل: السطح المطاطي

يمكن قياس السطح المطاطي بطرق عديدة باستخدام أدوات برمجية مدمجة كما هو موضح في الأشكال التالية. يمكن ملاحظة أن خشونة السطح هي 2.688 ميكرومتر، والمساحة المطورة مقابل المساحة المسقطة هي 9.410 مم² مقابل 8.997 مم². توضح هذه النتائج كيفية تأثير خشونة السطح المطاطي على قوة الجر والأداء، مما يتيح إجراء مقارنات بين تركيبات المطاط المختلفة أو مستويات مختلفة من تآكل السطح.

خاتمة

في هذا التطبيق، أظهرنا كيف يمكن لجهاز NANOVEA 3D غير المتصل بجهاز التنميط البصري غير المتصل أن يحدد بدقة عمق مداس الإطار وأبعاده الكنتورية وخشونة السطح المطاطي. تُظهر البيانات خشونة سطح تبلغ 2.69 ميكرومتر ومساحة مطوّرة تبلغ 9.41 ملم مربع مع مساحة مسقطة تبلغ 9 ملم مربع. كما تم قياس أبعاد وأنصاف أقطار مختلفة للمداس المطاطي أيضاً. يمكن استخدام هذه المعلومات من قبل الشركات المصنعة للإطارات والباحثين في مجال السيارات ومهندسي المواد لمقارنة تصاميم المداس أو تركيبات المطاط أو الإطارات بدرجات متفاوتة من التآكل. تمثل البيانات المعروضة هنا جزءاً فقط من الحسابات المتوفرة في برنامج التحليل Ultra 3D.

هل لديك تطبيق مماثل؟

فحص الأجزاء المجهزة

قطع غيار الآلات

الفحص من نموذج CAD باستخدام قياس السمات ثلاثية الأبعاد

مؤلف:

دوانجي لي ، دكتوراه

تمت مراجعته من

جوسلين اسبارزا

مقدمة

يتزايد الطلب على الآلات الدقيقة القادرة على إنشاء أشكال هندسية معقدة عبر مجموعة من الصناعات. من الفضاء والطب والسيارات إلى التروس التقنية والآلات والآلات الموسيقية ، يدفع الابتكار المستمر والتطور التوقعات ومعايير الدقة إلى آفاق جديدة. ونتيجة لذلك ، نشهد ارتفاع الطلب على تقنيات وأدوات الفحص الصارمة لضمان أعلى جودة للمنتجات.

أهمية قياس ملامح عدم التلامس ثلاثي الأبعاد لفحص الأجزاء

تعد مقارنة خصائص الأجزاء المصنعة بنماذج CAD الخاصة بهم أمرًا ضروريًا للتحقق من التفاوتات والالتزام بمعايير الإنتاج. يعد الفحص أثناء وقت الخدمة أمرًا حاسمًا أيضًا لأن تآكل الأجزاء قد يتطلب استبدالها. سيساعد تحديد أي انحرافات عن المواصفات المطلوبة في الوقت المناسب في تجنب الإصلاحات المكلفة وتوقف الإنتاج وتشويه السمعة.

على عكس تقنية مسبار اللمس، فإن تقنية NANOVEA ملفات التعريف البصرية إجراء عمليات مسح سطحي ثلاثية الأبعاد بدون أي اتصال، مما يسمح بإجراء قياسات سريعة ودقيقة وغير مدمرة للأشكال المعقدة بأعلى دقة.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، نعرض NANOVEA HS2000 ، ملف تعريف ثلاثي الأبعاد غير متصل بجهاز استشعار عالي السرعة ، يقوم بإجراء فحص شامل للسطح للأبعاد ونصف القطر والخشونة.

كل ذلك في أقل من 40 ثانية.

نانوفيا

HS2000

نموذج CAD

يعد القياس الدقيق للأبعاد وخشونة السطح للجزء المُشغل آليًا أمرًا بالغ الأهمية للتأكد من أنه يلبي المواصفات المطلوبة والتفاوتات والتشطيبات السطحية. فيما يلي عرض للنموذج ثلاثي الأبعاد والرسم الهندسي للجزء المراد فحصه.

عرض اللون الكاذب

تتم مقارنة عرض اللون الخاطئ لنموذج CAD وسطح الجزء الممسوح ضوئيًا في الشكل 3. يمكن ملاحظة اختلاف الارتفاع على سطح العينة من خلال التغيير في اللون.

يتم استخراج ثلاثة ملفات تعريف ثنائية الأبعاد من المسح السطحي ثلاثي الأبعاد كما هو موضح في الشكل 2 لمزيد من التحقق من تحمل الأبعاد للجزء المشكل.

مقارنة ونتائج الملامح

يتم عرض الملفات الشخصية من 1 إلى 3 في الأشكال من 3 إلى 5. ويتم إجراء فحص التسامح الكمي من خلال مقارنة الملف الشخصي المقاس بنموذج CAD لدعم معايير التصنيع الصارمة. الملف الشخصي 1 والملف الشخصي 2 يقيسان نصف قطر المناطق المختلفة على الجزء المشكل المنحني. اختلاف ارتفاع الملف الشخصي 2 هو 30 ميكرومتر على طول 156 ملم والذي يلبي متطلبات التفاوت المطلوبة ± 125 ميكرومتر.

من خلال إعداد قيمة حد التسامح ، يمكن لبرنامج التحليل تحديد نجاح أو فشل الجزء المُشغل آليًا.

تلعب خشونة وتوحيد سطح الجزء المشكل دورًا مهمًا في ضمان جودته ووظائفه. الشكل 6 عبارة عن مساحة سطح مستخرجة من الفحص الرئيسي للجزء المشكل والذي تم استخدامه لتحديد تشطيب السطح. تم حساب متوسط خشونة السطح (Sa) ليكون 2.31 ميكرومتر.

خاتمة

في هذه الدراسة ، أظهرنا كيف يقوم NANOVEA HS2000 Non-Contact Profiler المجهز بجهاز استشعار عالي السرعة بإجراء فحص شامل للسطح للأبعاد والخشونة.

تمكن عمليات المسح عالية الدقة المستخدمين من قياس التشكل التفصيلي والميزات السطحية للأجزاء المصنعة ومقارنتها كميًا بنماذج CAD الخاصة بهم. الجهاز قادر أيضًا على اكتشاف أي عيوب بما في ذلك الخدوش والشقوق.

يعمل تحليل الكنتور المتقدم كأداة لا مثيل لها ليس فقط لتحديد ما إذا كانت الأجزاء المصنعة تفي بالمواصفات المحددة ، ولكن أيضًا لتقييم آليات فشل المكونات البالية.

تمثل البيانات الموضحة هنا جزءًا فقط من الحسابات الممكنة باستخدام برنامج التحليل المتقدم الذي يأتي مزودًا بكل ملف تعريف بصري NANOVEA.

هل لديك تطبيق مماثل؟

أدوات طب الأسنان: تحليل الأبعاد وخشونة السطح

مقدمة

يعد الحصول على أبعاد دقيقة وخشونة سطحية مثالية أمرًا حيويًا لوظيفة براغي الأسنان. تتطلب العديد من أبعاد براغي الأسنان دقة عالية مثل نصف القطر والزوايا والمسافات وارتفاعات الخطوات. يعد فهم خشونة السطح المحلية أمرًا مهمًا أيضًا لأي أداة طبية أو جزء يتم إدخاله داخل جسم الإنسان لتقليل الاحتكاك المنزلق.

ملف تعريف عدم الاتصال للدراسة الأبعاد

نانوفيا ملفات تعريف عدم الاتصال ثلاثية الأبعاد استخدم تقنية لونية تعتمد على الضوء لقياس أي سطح مادي: شفاف أو غير شفاف أو براق أو منتشر أو مصقول أو خشن. على عكس تقنية مسبار اللمس، يمكن لتقنية عدم الاتصال القياس داخل المناطق الضيقة ولن تضيف أي أخطاء جوهرية بسبب التشوه الناجم عن ضغط الطرف على مادة بلاستيكية أكثر ليونة. كما توفر التكنولوجيا المستندة إلى الضوء اللوني دقة جانبية ودقة فائقة في الارتفاع مقارنةً بتقنية تباين التركيز البؤري. يمكن لملفات تعريف Nanovea مسح الأسطح الكبيرة مباشرة دون خياطة وتحديد طول الجزء في بضع ثوانٍ. يمكن قياس النانو من خلال ميزات سطح النطاق الكلي وزوايا السطح العالية نظرًا لقدرة محلل التعريف على قياس الأسطح دون أي خوارزميات معقدة تعالج النتائج.

هدف القياس

في هذا التطبيق، تم استخدام جهاز التعريف البصري Nanovea ST400 لقياس برغي الأسنان على طول الميزات المسطحة والخيطية في قياس واحد. تم حساب خشونة السطح من المساحة المسطحة، وتم تحديد الأبعاد المختلفة للمعالم الملولبة.

عينة من المسمار الأسنان التي تم تحليلها بواسطة نانوفيا ملف التعريف البصري.

تحليل عينة المسمار الأسنان.

نتائج

3D السطح

يُظهر العرض ثلاثي الأبعاد وعرض الألوان الزائفة للمسمار السني منطقة مسطحة مع بدء الخيوط على كلا الجانبين. فهو يوفر للمستخدمين أداة مباشرة لمراقبة شكل المسمار بشكل مباشر من زوايا مختلفة. تم استخراج المنطقة المسطحة من المسح الكامل لقياس خشونة سطحها.

تحليل السطح ثنائي الأبعاد

يمكن أيضًا استخراج ملفات تعريف الخط من السطح لإظهار عرض مقطعي للمسمار. تم استخدام التحليل المحيطي ودراسات ارتفاع الخطوة لقياس الأبعاد الدقيقة في موقع معين على المسمار.

خاتمة

في هذا التطبيق، قمنا بعرض قدرة Nanovea 3D Non-Contact Profiler على حساب خشونة السطح المحلي بدقة وقياس ميزات الأبعاد الكبيرة في مسح واحد.

تُظهر البيانات خشونة سطحية محلية تبلغ 0.9637 ميكرومتر. وجد أن نصف قطر المسمار بين الخيوط هو 1.729 ملم، وكان متوسط ارتفاع الخيوط 0.413 ملم. تم تحديد متوسط الزاوية بين الخيوط بـ 61.3 درجة.

تمثل البيانات الموضحة هنا جزءًا فقط من الحسابات المتوفرة في برنامج التحليل.

أُعدت بواسطة
دوانجي لي، دكتوراه، جوناثان توماس، وبيير ليرو

صفحة 1 من 212

منتجات

بروفایلومتر

PS50 - مدمج متقدم - مدمج متقدم

JR25 - مدمج محمول مدمج

JR100 - محمول محمول عالي السرعة

ST400 - قياسي معياري معياري ST400

ST500 - مساحة كبيرة معيارية ST500 - مساحة كبيرة معيارية

AFM Pro - المدى الموسع

مراقبة الجودة داخل الخط - الخشونة والملمس واللمسات النهائية

أجهزة اختبار النانو واختبار الخدوش

CB500 - مدمج متقدم - مدمج متقدم

PB1000 - المنصة الكبيرة المتقدمة PB1000

أنظمة الفراغ

ترايبومتر

T50 - منضدة الوزن الحر T50

T200 - مدمج هوائي مدمج

T2000 - هوائي عالي التحميل

T2000 MAX - High Torque Friction Tester

CR-8R - سُمك طلاء التكسير الكروي CR-8R - سماكة طلاء التكسير الكروي

أنظمة الفراغ

خدمات المختبر

تحليل بروفيلوميتري عدم الاتصال

المسافة البادئة واختبار الخدش

اختبار الاحتكاك والتآكل

طوبولوجيا السطح والتحليل الكيميائي

حلول الاختبار

قياس الملامح

الخشونة والانتهاء

الهندسة والشكل

التسطيح والانفتال

الحجم والمساحة

ارتفاع الخطوة والسماكة

الملمس والحبوب

الاختبار الميكانيكي

المسافة البادئة | صلابة ومرونة

المسافة البادئة | الإجهاد مقابل الإجهاد

المسافة البادئة | الزحف والاسترخاء

المسافة البادئة | الخسارة والتخزين

المسافة البادئة | كسر صلابة

المسافة البادئة | قوة الغلة والتعب

درجة حرارة عالية

رطوبة

مكنسة

خدش | فشل لاصق

خدش | فشل متماسك

خدش | صلابة الخدش

خدش | ارتداء متعدد التمريرات

الاحتكاك | معامل الاحتكاك

درجة حرارة منخفضة

سائل

اختبار ترايبولوجي

خطي

التناوب

بلوك على الحلبة

رنين على الطوق

اختبار الخدش

اختبار احتكاك المكابح

درجة حرارة عالية

درجة حرارة منخفضة

تآكل

سائل

الرطوبة والغازات الخاملة

مكنسة

التطبيقات

حسب الصناعة

التكنولوجيا الحيوية والحيوية

مواد بناء

منتجات المستهلك

أجهزة طبية

تصنيع وتصنيع المعادن

النفط والمناجم

بصريات

طلاء الدهان

الأدوية

أشباه الموصلات والالكترونيات

المنسوجات والجلود والورق

الأدوات والآلات

النقل البري

الفضاء والطيران

الجيش والدفاع