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AR Kategorie: Profilometrie | Rauheit und Oberfläche
Analyse der Textur von Orangenschalen mit 3D-Profilometrie
Analyse der Textur von Orangenschalen mit 3D-Profilometrie
Einführung
Die Größe und Häufigkeit von Oberflächenstrukturen auf Substraten wirken sich auf die Qualität von Glanzlacken aus. Die Orangenschalentextur, die nach ihrem Aussehen benannt ist, kann sich durch den Einfluss des Substrats und der Lackauftragungstechnik entwickeln. Texturprobleme werden in der Regel anhand der Welligkeit, der Wellenlänge und der visuellen Wirkung, die sie auf Glanzlacke haben, quantifiziert. Kleinste Texturen führen zu einer Glanzminderung, während größere Texturen zu sichtbaren Wellen auf der beschichteten Oberfläche führen. Für die Qualitätskontrolle ist es wichtig, die Entwicklung dieser Texturen und ihre Beziehung zu Substraten und Techniken zu verstehen.
Die Bedeutung der Profilometrie für die Texturmessung
Im Gegensatz zu herkömmlichen 2D-Instrumenten zur Messung der Glanztextur liefert die berührungslose 3D-Messung schnell ein 3D-Bild, das zum Verständnis von Oberflächeneigenschaften verwendet wird, mit der zusätzlichen Möglichkeit, interessierende Bereiche schnell zu untersuchen. Ohne Geschwindigkeit und 3D-Überprüfung würde sich eine Qualitätskontrollumgebung ausschließlich auf 2D-Informationen verlassen, die kaum eine Vorhersagbarkeit der gesamten Oberfläche ermöglichen. Das Verständnis von Texturen in 3D ermöglicht die beste Auswahl von Verarbeitungs- und Kontrollmaßnahmen. Die Gewährleistung der Qualitätskontrolle solcher Parameter hängt in hohem Maße von quantifizierbaren, reproduzierbaren und zuverlässigen Inspektionen ab. Nanovea 3D berührungslos Profilometer nutzen die chromatische Konfokaltechnologie, um die einzigartige Fähigkeit zu haben, die steilen Winkel zu messen, die bei schnellen Messungen auftreten. Nanovea-Profilometer sind dort erfolgreich, wo andere Techniken aufgrund von Sondenkontakt, Oberflächenvariation, Winkel oder Reflexionsvermögen keine zuverlässigen Daten liefern können.
Messung Zielsetzung
In dieser Anwendung misst der Nanovea HS2000L die Orangenschalentextur eines Glanzlacks. Aus dem 3D-Oberflächenscan werden automatisch unzählige Oberflächenparameter berechnet. Hier analysieren wir eine gescannte 3D-Oberfläche, indem wir die Merkmale der Orangenschalentextur quantifizieren.
Ergebnisse und Diskussion
Mit dem Nanovea HS2000L wurden die Isotropie- und Höhenparameter der Orangenschalenfarbe quantifiziert. Die Orangenschalentextur quantifizierte die Richtung des Zufallsmusters mit 94,4% Isotropie. Die Höhenparameter quantifizieren die Textur mit einer Höhendifferenz von 24,84µm.
Die Kurve des Lagerungsverhältnisses in Abbildung 4 ist eine grafische Darstellung der Tiefenverteilung. Dabei handelt es sich um eine interaktive Funktion innerhalb der Software, die es dem Benutzer ermöglicht, Verteilungen und Prozentsätze in verschiedenen Tiefen anzuzeigen. Ein extrahiertes Profil in Abbildung 5 liefert nützliche Rauheitswerte für die Orangenschalentextur. Die Extraktion von Spitzenwerten oberhalb eines Schwellenwerts von 144 Mikrometern zeigt die Orangenschalentextur an. Diese Parameter können leicht an andere Bereiche oder Parameter von Interesse angepasst werden.
Schlussfolgerung
In dieser Anwendung charakterisiert das berührungslose 3D-Profilometer Nanovea HS2000L sowohl die Topografie als auch die Nanometer-Details der Orangenhauttextur auf einer glänzenden Beschichtung präzise. Interessante Bereiche aus 3D-Oberflächenmessungen werden schnell identifiziert und mit vielen nützlichen Messungen analysiert (Dimension, Rauheit, Oberflächenstruktur, Formtopographie, Ebenheit, Verzug, Planarität, Volumenbereich, Stufenhöhe usw.). Schnell ausgewählte 2D-Querschnitte bieten einen vollständigen Satz von Oberflächenmessressourcen zur Glanztextur. Spezielle Bereiche von Interesse können mit einem integrierten AFM-Modul weiter analysiert werden. Die Geschwindigkeit des Nanovea 3D Profilometers reicht von <1 mm/s bis 500 mm/s und eignet sich damit für Forschungsanwendungen ebenso wie für Hochgeschwindigkeitsinspektionen. Die Nanovea 3D-Profilometer verfügen über eine breite Palette von Konfigurationen, die für Ihre Anwendung geeignet sind.
Haben Sie eine ähnliche Anwendung?
3D-Oberflächenanalyse eines Pennys mit berührungsloser Profilometrie
Bedeutung der berührungslosen Profilometrie für Münzen
Währungen haben in der modernen Gesellschaft einen hohen Stellenwert, da sie gegen Waren und Dienstleistungen eingetauscht werden. Münzen und Scheine zirkulieren in den Händen vieler Menschen. Der ständige Transfer physischer Währung führt zu einer Oberflächenverformung. Nanoveas 3D Profilometer scannt die Topographie von Münzen, die in verschiedenen Jahren geprägt wurden, um Oberflächenunterschiede zu untersuchen.
Münzmerkmale sind für die breite Öffentlichkeit leicht erkennbar, da es sich um alltägliche Gegenstände handelt. Ein Cent ist ideal, um die Stärken der Advanced Surface Analysis Software von Nanovea vorzustellen: Mountains 3D. Mit unserem 3D-Profilometer erfasste Oberflächendaten ermöglichen umfassende Analysen komplexer Geometrien mit Oberflächensubtraktion und 2D-Konturextraktion. Die Oberflächensubtraktion mit einer kontrollierten Maske, einem Stempel oder einer Form vergleicht die Qualität von Fertigungsprozessen, während die Konturextraktion Toleranzen mithilfe einer Dimensionsanalyse identifiziert. Die 3D-Profilometer- und Mountains-3D-Software von Nanovea untersucht die Submikrontopographie scheinbar einfacher Objekte wie Pennys.
Messung Zielsetzung
Die gesamte Oberseite von fünf Pfennigen wurde mit dem Hochgeschwindigkeits-Zeilensensor von Nanovea gescannt. Der innere und äußere Radius jedes Pennys wurde mit der Mountains Advanced Analysis Software gemessen. Eine Extraktion von jeder Pfennigoberfläche in einem Bereich von Interesse mit direkter Oberflächensubtraktion quantifizierte die Oberflächenverformung.
Ergebnisse und Diskussion
3D-Oberfläche
Das Nanovea HS2000-Profilometer benötigte nur 24 Sekunden, um 4 Millionen Punkte in einem 20 mm x 20 mm großen Bereich mit einer Schrittgröße von 10 um x 10 um zu scannen und die Oberfläche eines Pennys zu erfassen. Unten sehen Sie eine Höhenkarte und eine 3D-Visualisierung des Scans. Die 3D-Ansicht zeigt die Fähigkeit des High-Speed-Sensors, kleine Details zu erfassen, die mit dem Auge nicht wahrnehmbar sind. Auf der Oberfläche des Pennys sind viele kleine Kratzer zu erkennen. Textur und Rauheit der Münze in der 3D-Ansicht werden untersucht.
Dimensionale Analyse
Die Konturen des Pennys wurden extrahiert, und die Dimensionsanalyse ergab den Innen- und Außendurchmesser des Kantenmerkmals. Der Außenradius betrug durchschnittlich 9,500 mm ± 0,024, der Innenradius durchschnittlich 8,960 mm ± 0,032. Weitere dimensionale Analysen, die Mountains 3D mit 2D- und 3D-Datenquellen durchführen kann, sind Abstandsmessungen, Stufenhöhe, Ebenheit und Winkelberechnungen.
Oberflächen-Subtraktion
Abbildung 5 zeigt den Bereich, der für die Analyse der Oberflächensubtraktion von Interesse ist. Der Pfennig von 2007 wurde als Referenzoberfläche für die vier älteren Pfennige verwendet. Die Oberflächensubtraktion von der Oberfläche des Pfennigs von 2007 zeigt die Unterschiede zwischen den Pfennigen mit Löchern/Spitzen. Die Gesamtvolumendifferenz der Oberfläche ergibt sich aus der Addition der Volumina der Löcher/Spitzen. Der RMS-Fehler gibt an, wie gut die Oberflächen der Pfennige übereinstimmen.
Schlussfolgerung
Der High-Speed HS2000L von Nanovea scannte fünf Pfennige, die in verschiedenen Jahren geprägt wurden. Die Mountains 3D-Software verglich die Oberflächen der einzelnen Münzen mithilfe von Konturextraktion, Dimensionsanalyse und Oberflächensubtraktion. Die Analyse definiert eindeutig den inneren und äußeren Radius zwischen den Münzen und vergleicht direkt die Unterschiede zwischen den Oberflächenmerkmalen. Mit der Fähigkeit des Nanovea 3D-Profilometers, beliebige Oberflächen mit einer Auflösung im Nanometerbereich zu messen, in Kombination mit den 3D-Analysefähigkeiten von Mountains, sind die möglichen Anwendungen für Forschung und Qualitätskontrolle endlos.
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Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheit von Kunststoffrohren
Die Bedeutung der Dimensions- und Oberflächenanalyse von Polymerrohren
Rohre aus Polymermaterial werden häufig in vielen Branchen eingesetzt, von der Automobilindustrie über die Medizintechnik bis hin zur Elektrotechnik und vielen anderen Branchen. In dieser Studie wurden medizinische Katheter aus verschiedenen Polymermaterialien mit dem Nanovea untersucht Berührungsloses 3D-Profilometer zur Messung von Oberflächenrauhigkeit, Morphologie und Abmessungen. Die Oberflächenrauheit ist für Katheter von entscheidender Bedeutung, da viele Probleme mit Kathetern, einschließlich Infektionen, physischen Traumata und Entzündungen, mit der Katheteroberfläche in Verbindung gebracht werden können. Mechanische Eigenschaften, wie z. B. der Reibungskoeffizient, können ebenfalls durch Beobachtung der Oberflächeneigenschaften untersucht werden. Mit diesen quantifizierbaren Daten kann sichergestellt werden, dass der Katheter für medizinische Anwendungen verwendet werden kann.
Im Vergleich zur Lichtmikroskopie und Elektronenmikroskopie ist die berührungslose 3D-Profilometrie mit Axialchromatismus für die Charakterisierung von Katheteroberflächen äußerst vorteilhaft, da Winkel/Krümmung gemessen werden können, Materialoberflächen trotz Transparenz oder Reflektivität gemessen werden können, die Probenvorbereitung minimal ist und die Messung nicht invasiv ist. Anders als bei der konventionellen optischen Mikroskopie kann die Höhe der Oberfläche ermittelt und für rechnerische Analysen verwendet werden, z. B. zur Ermittlung der Abmessungen und zum Entfernen der Form, um die Oberflächenrauheit zu bestimmen. Die im Gegensatz zur Elektronenmikroskopie geringe Probenvorbereitung und die Berührungslosigkeit ermöglichen eine schnelle Datenerfassung, ohne Kontamination und Fehler bei der Probenvorbereitung befürchten zu müssen.
Messung Zielsetzung
In dieser Anwendung wird das Nanovea 3D Non-Contact Profilometer verwendet, um die Oberfläche von zwei Kathetern zu scannen: einer aus TPE (Thermoplastisches Elastomer) und der andere aus PVC (Polyvinylchlorid). Die Morphologie, die radiale Dimension und die Höhenparameter der beiden Katheter werden ermittelt und verglichen.
Ergebnisse und Diskussion
3D-Oberfläche
Trotz der Krümmung von Polymerschläuchen kann das berührungslose Nanovea 3D-Profilometer die Oberfläche der Katheter scannen. Aus dem Scan kann ein 3D-Bild für eine schnelle, direkte visuelle Inspektion der Oberfläche gewonnen werden.
2D-Dimensionale Analyse
Die radiale Außenabmessung wurde durch Extraktion eines Profils aus dem Originalscan und Anpassung eines Bogens an das Profil ermittelt. Dies zeigt die Fähigkeit des berührungslosen 3D-Profilometers, eine schnelle Dimensionsanalyse für Qualitätskontrollanwendungen durchzuführen. Es können auch problemlos mehrere Profile entlang der Länge des Katheters erstellt werden.
Oberflächenanalyse Rauhigkeit
Die radiale Außenabmessung wurde durch Extraktion eines Profils aus dem Originalscan und Anpassung eines Bogens an das Profil ermittelt. Dies zeigt die Fähigkeit des berührungslosen 3D-Profilometers, eine schnelle Dimensionsanalyse für Qualitätskontrollanwendungen durchzuführen. Es können auch problemlos mehrere Profile entlang der Länge des Katheters erstellt werden.
Schlussfolgerung
In dieser Anwendung haben wir gezeigt, wie das berührungslose Nanovea 3D-Profilometer zur Charakterisierung von Polymerschläuchen verwendet werden kann. Insbesondere wurden die Oberflächenmessung, die radialen Abmessungen und die Oberflächenrauhigkeit für medizinische Katheter ermittelt. Der Außenradius des TPE-Katheters betrug 2,40 mm, der des PVC-Katheters 1,27 mm. Die Oberfläche des TPE-Katheters erwies sich als rauer als die des PVC-Katheters. Der Sa-Wert von TPE betrug 0,9740µm im Vergleich zu 0,1791µm bei PVC. Obwohl für diese Anwendung medizinische Katheter verwendet wurden, kann die berührungslose 3D-Profilometrie auch auf eine Vielzahl anderer Oberflächen angewendet werden. Die erzielbaren Daten und Berechnungen sind nicht auf das Gezeigte beschränkt.
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Oberflächenbeschaffenheit von Wabenplatten mit 3D-Profilometrie
EINFÜHRUNG
Rauheit, Porosität und Textur der Oberfläche von Wabenplatten sind für das endgültige Plattendesign von entscheidender Bedeutung. Diese Oberflächenqualitäten können direkt mit der Ästhetik und den funktionalen Eigenschaften der Plattenoberfläche korrelieren. Ein besseres Verständnis der Oberflächentextur und -porosität kann dazu beitragen, die Verarbeitung und Herstellbarkeit der Plattenoberfläche zu optimieren. Eine quantitative, präzise und zuverlässige Oberflächenmessung der Wabenplatte ist erforderlich, um die Oberflächenparameter für die Anwendung und die Lackieranforderungen zu kontrollieren. Die berührungslosen Nanovea 3D-Sensoren nutzen eine einzigartige chromatische Konfokaltechnologie, die eine präzise Messung dieser Plattenoberflächen ermöglicht.
MESSZIEL
In dieser Studie wurde die Nanovea HS2000-Plattform, die mit einem Hochgeschwindigkeits-Liniensensor ausgestattet ist, verwendet, um zwei Wabenplatten mit unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten zu messen und zu vergleichen. Wir präsentieren den Nanovea berührungsloses ProfilometerDie Fähigkeit des Unternehmens, schnelle und präzise 3D-Profilmessungen und eine umfassende, tiefgehende Analyse der Oberflächenbeschaffenheit durchzuführen.
ERGEBNISSE UND DISKUSSION
Die Oberfläche von zwei Wabenplattenmustern mit unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit, nämlich Probe 1 und Probe 2, wurde gemessen. Die Falschfarben- und 3D-Ansicht der Oberflächen der Proben 1 und 2 sind in Abbildung 3 bzw. Abbildung 4 dargestellt. Die Rauheits- und Ebenheitswerte wurden mit einer fortschrittlichen Analysesoftware berechnet und werden in Tabelle 1 verglichen. Probe 2 weist im Vergleich zu Probe 1 eine porösere Oberfläche auf. Infolgedessen weist Probe 2 einen höheren Rauheitswert Sa von 14,7 µm auf, verglichen mit einem Sa-Wert von 4,27 µm für Probe 1.
Die 2D-Profile der Wabenplattenoberflächen wurden in Abbildung 5 verglichen, um dem Benutzer einen visuellen Vergleich der Höhenänderung an verschiedenen Stellen der Probenoberfläche zu ermöglichen. Wir können feststellen, dass Probe 1 eine Höhenvariation von ~25 µm zwischen der höchsten Spitze und der niedrigsten Talstelle aufweist. Andererseits weist Probe 2 mehrere tiefe Poren im gesamten 2D-Profil auf. Die fortschrittliche Analysesoftware ist in der Lage, die Tiefe von sechs relativ tiefen Poren automatisch zu lokalisieren und zu messen, wie in der Tabelle in Abbildung 4.b Probe 2 dargestellt. Die tiefste der sechs Poren weist eine maximale Tiefe von fast 90 µm auf (Schritt 4).
Um die Porengröße und -verteilung von Probe 2 weiter zu untersuchen, wurde eine Porositätsbewertung durchgeführt, die im folgenden Abschnitt erläutert wird. Die Schnittansicht ist in Abbildung 5 dargestellt und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Wir können feststellen, dass die Poren, die in Abbildung 5 blau markiert sind, eine relativ homogene Verteilung auf der Probenoberfläche aufweisen. Die projizierte Fläche der Poren macht 18,9% der gesamten Probenoberfläche aus. Das Volumen pro mm² der gesamten Poren beträgt ~0,06 mm³. Die Poren haben eine durchschnittliche Tiefe von 42,2 µm, und die maximale Tiefe beträgt 108,1 µm.
SCHLUSSFOLGERUNG
In dieser Anwendung haben wir gezeigt, dass die Nanovea HS2000 Plattform, die mit einem Hochgeschwindigkeits-Zeilensensor ausgestattet ist, ein ideales Werkzeug für die schnelle und genaue Analyse und den Vergleich der Oberflächenbeschaffenheit von Wabenplattenproben ist. Die hochauflösenden profilometrischen Scans in Verbindung mit einer fortschrittlichen Analysesoftware ermöglichen eine umfassende und quantitative Bewertung der Oberflächenbeschaffenheit von Wabenplattenproben.
Die hier gezeigten Daten stellen nur einen kleinen Teil der in der Analysesoftware verfügbaren Berechnungen dar. Nanovea Profilometer messen praktisch jede Oberfläche für eine Vielzahl von Anwendungen in der Halbleiter-, Mikroelektronik-, Solar-, Faseroptik-, Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Metallurgie-, Bearbeitungs-, Beschichtungs-, Pharma-, Biomedizin-, Umwelt- und vielen anderen Branchen.
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Hochgeschwindigkeits-Scannen mit berührungsloser Profilometrie
Einleitung:
Schnell und einfach einzurichtende Oberflächenmessungen sparen Zeit und Aufwand und sind für die Qualitätskontrolle, Forschung und Entwicklung sowie Produktionsanlagen unerlässlich. Der Nanovea Berührungsloses Profilometer ist in der Lage, sowohl 3D- als auch 2D-Oberflächenscans durchzuführen, um Merkmale im Nano- bis Makromaßstab auf jeder Oberfläche zu messen und bietet so eine breite Einsatzmöglichkeit.
Oberflächenrauhigkeit und Eigenschaften einer Solarzelle
Die Bedeutung der Solarmodulprüfung
Die Maximierung der Energieabsorption einer Solarzelle ist der Schlüssel für das Überleben dieser Technologie als erneuerbare Ressource. Die verschiedenen Beschichtungs- und Glasschutzschichten ermöglichen die Absorption, Durchlässigkeit und Reflexion von Licht, die für das Funktionieren der Solarzellen erforderlich sind. Da die meisten Verbraucher-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 15-18% arbeiten, ist die Optimierung ihrer Energieausbeute ein ständiger Kampf.
Studien haben gezeigt, dass die Oberflächenrauhigkeit eine entscheidende Rolle bei der Lichtreflexion spielt. Die erste Glasschicht muss so glatt wie möglich sein, um die Lichtreflexion zu vermindern, aber die nachfolgenden Schichten folgen nicht dieser Vorgabe. An den Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten ist ein gewisses Maß an Rauheit erforderlich, um die Möglichkeit der Lichtstreuung in den jeweiligen Verarmungszonen zu erhöhen und die Lichtabsorption innerhalb der Zelle zu steigern1. Die Optimierung der Oberflächenrauheit in diesen Bereichen ermöglicht es der Solarzelle, optimal zu funktionieren, und mit dem Nanovea HS2000 High Speed Sensor kann die Oberflächenrauheit schnell und genau gemessen werden.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie werden wir die Möglichkeiten des Nanovea Profilometer HS2000 mit Hochgeschwindigkeitssensor durch Messung der Oberflächenrauheit und der geometrischen Merkmale einer Solarzelle. Für diese Demonstration wird eine monokristalline Solarzelle ohne Schutzglas gemessen, aber die Methodik kann auch für verschiedene andere Anwendungen verwendet werden.
Testverfahren und -abläufe
Die folgenden Testparameter wurden zur Messung der Oberfläche der Solarzelle verwendet.
Ergebnisse und Diskussion
Die folgende Abbildung zeigt die 2D-Falschfarbenansicht der Solarzelle und eine Flächenextraktion der Oberfläche mit den entsprechenden Höhenparametern. Auf beide Oberflächen wurde ein Gauß-Filter angewendet und ein aggressiverer Index verwendet, um die extrahierte Fläche zu glätten. Dadurch werden Formen (oder Welligkeiten), die größer als der Cut-off-Index sind, ausgeschlossen, so dass Merkmale zurückbleiben, die die Rauheit der Solarzelle darstellen.
Zur Messung der geometrischen Merkmale wurde ein Profil senkrecht zur Ausrichtung der Rasterlinien aufgenommen, das unten abgebildet ist. Die Breite der Gitterlinien, die Stufenhöhe und der Abstand können an jeder beliebigen Stelle der Solarzelle gemessen werden.
Schlussfolgerung
In dieser Studie konnten wir die Fähigkeit des Nanovea HS2000 Zeilensensors zur Messung der Oberflächenrauhigkeit und -merkmale einer monokristallinen Photovoltaikzelle zeigen. Mit der Möglichkeit, genaue Messungen mehrerer Proben zu automatisieren und Grenzwerte für das Bestehen und Nichtbestehen festzulegen, ist der Nanovea HS2000 Zeilensensor eine perfekte Wahl für Qualitätskontrollprüfungen.
Referenz
1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. "Influence of Surface Roughness on Optical Characteristics of Multilayer Solar Cells " Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, no. 6, 2014, pp. 631-638.
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Vergleich der Abriebfestigkeit von Denim
Einführung
Die Form und Funktion eines Stoffes wird durch seine Qualität und Haltbarkeit bestimmt. Durch den täglichen Gebrauch von Stoffen kommt es zu Abnutzungserscheinungen, wie z. B. Knötchenbildung, Ausfransen und Verfärbung des Materials. Eine minderwertige Stoffqualität bei Kleidung führt oft zu Unzufriedenheit beim Verbraucher und schadet der Marke.
Der Versuch, die mechanischen Eigenschaften von Geweben zu quantifizieren, kann viele Herausforderungen mit sich bringen. Die Garnstruktur und sogar die Fabrik, in der es hergestellt wurde, können zu einer schlechten Reproduzierbarkeit der Testergebnisse führen. Dies erschwert den Vergleich von Testergebnissen aus verschiedenen Labors. Die Messung des Verschleißverhaltens von Stoffen ist für die Hersteller, Verteiler und Einzelhändler in der Textilproduktionskette von entscheidender Bedeutung. Eine gut kontrollierte und reproduzierbare Messung der Verschleißfestigkeit ist entscheidend für eine zuverlässige Qualitätskontrolle des Gewebes.
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Hochgeschwindigkeitscharakterisierung einer Austernschale
Große Proben mit komplexen Geometrien können aufgrund der Probenvorbereitung, der Größe, scharfer Winkel und Krümmungen schwierig zu bearbeiten sein. In dieser Studie wird eine Austernschale gescannt, um die Fähigkeit des Nanovea HS2000 Zeilensensors zu demonstrieren, eine große, biologische Probe mit komplexer Geometrie zu scannen. Obwohl in dieser Studie eine biologische Probe verwendet wurde, können die gleichen Konzepte auch auf andere Proben angewendet werden.
Inspektion der Oberflächenbeschaffenheit von Holzfußböden
Bedeutung der Profilierung von Holzoberflächen
In verschiedenen Industriezweigen besteht der Zweck einer Holzveredelung darin, die Holzoberfläche vor verschiedenen Arten von Schäden, z. B. chemischer, mechanischer oder biologischer Art, zu schützen und/oder ihr eine bestimmte visuelle Ästhetik zu verleihen. Für Hersteller und Käufer gleichermaßen kann die Quantifizierung der Oberflächeneigenschaften ihrer Holzoberflächen für die Qualitätskontrolle oder die Optimierung von Holzveredelungsprozessen von entscheidender Bedeutung sein. In dieser Anwendung werden wir die verschiedenen Oberflächenmerkmale untersuchen, die mit einem berührungslosen Nanovea 3D-Profilometer quantifiziert werden können.
Die Quantifizierung der Rauheit und Textur einer Holzoberfläche kann von entscheidender Bedeutung sein, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der jeweiligen Anwendung gerecht wird. Die Verfeinerung des Veredelungsprozesses oder die Überprüfung der Qualität von Holzoberflächen auf der Grundlage einer quantifizierbaren, wiederholbaren und zuverlässigen Oberflächeninspektionsmethode würde es den Herstellern ermöglichen, kontrollierte Oberflächenbehandlungen zu entwickeln, und den Käufern die Möglichkeit geben, Holzwerkstoffe entsprechend ihren Anforderungen zu prüfen und auszuwählen.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie der Hochgeschwindigkeits-Nanovea HS2000 profilometer Ausgestattet mit einem berührungslosen Profilliniensensor wurde die Oberflächenbeschaffenheit von drei Bodenbelagsproben gemessen und verglichen: Antiker Birken-Hartholzboden, Courtship Grey Oak-Bodenbelag und Santos Mahagoni-Bodenbelag. Wir demonstrieren die Fähigkeit des Nanovea Non-Tact Profilometers, bei der Messung von drei Arten von Oberflächenbereichen sowohl Geschwindigkeit als auch Präzision zu liefern und eine umfassende, tiefgehende Analyse der Scans durchzuführen.
Testverfahren und -abläufe
Ergebnisse und Diskussion
Beschreibung der Muster: Courtship Grey Oak und Santos Mahogany sind Laminatfußböden. Courtship Grey Oak ist ein niedrigglänzendes, strukturiertes schiefergraues Muster mit einer EIR-Oberfläche. Santos Mahagoni ist ein hochglänzendes, dunkles burgunderrotes Muster, das vorlackiert wurde. Antique Birch Hardwood ist mit einer 7-schichtigen Aluminiumoxid-Beschichtung versehen, die Schutz vor täglicher Abnutzung bietet.
Antike Birke Hartholz
Brautwerbung Graue Eiche
Santos Mahagoni
Diskussion
Es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen den Sa-Werten aller Proben. Am glattesten war Antique Birch Hardwood mit einem Sa-Wert von 1,716 µm, gefolgt von Santos Mahogany mit einem Sa-Wert von 2,388 µm und einem signifikanten Anstieg bei Courtship Grey Oak mit einem Sa-Wert von 11,17 µm. P-Werte und R-Werte sind ebenfalls gängige Rauheitswerte, die zur Beurteilung der Rauheit bestimmter Profile entlang der Oberfläche verwendet werden können. Die Courtship Grey Oak besitzt eine grobe Textur mit rissartigen Merkmalen entlang der Zell- und Faserrichtung des Holzes. Aufgrund der strukturierten Oberfläche wurde die Probe der Grauen Eiche Courtship einer zusätzlichen Analyse unterzogen. Bei der Probe der Eiche Courtship Grey wurden Scheiben verwendet, um die Tiefe und das Volumen der Risse von der flacheren, gleichmäßigen Oberfläche zu trennen und zu berechnen.
Schlussfolgerung
In dieser Anwendung haben wir gezeigt, wie das Hochgeschwindigkeitsprofilometer Nanovea HS2000 zur effektiven und effizienten Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit von Holzproben verwendet werden kann. Messungen der Oberflächenbeschaffenheit können sowohl für Hersteller als auch für Verbraucher von Hartholzfußböden wichtig sein, um zu verstehen, wie sie einen Herstellungsprozess verbessern oder das geeignete Produkt auswählen können, das für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist.
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Holzverschleißtest mit dem Nanovea Tribometer
Die Bedeutung des Vergleichs von Holzverschleiß und COF
Holz wird seit Jahrtausenden als Baumaterial für Häuser, Möbel und Fußböden verwendet. Es verfügt über eine Kombination aus natürlicher Schönheit und Haltbarkeit, was es zu einem idealen Kandidaten für Bodenbeläge macht. Im Gegensatz zu Teppichen behalten Hartholzböden ihre Farbe lange und lassen sich leicht reinigen und pflegen. Da es sich jedoch um ein natürliches Material handelt, ist bei den meisten Holzböden eine Oberflächenbehandlung erforderlich, um das Holz vor verschiedenen Arten von Schäden wie Abnutzung und Abnutzung zu schützen splittert mit der Zeit. In dieser Studie ein Nanovea Tribometer wurde zur Messung der Verschleißrate und des Reibungskoeffizienten (COF) verwendet, um die Vergleichsleistung von drei Holzoberflächen besser zu verstehen.
Das Nutzungsverhalten einer Holzart, die für Fußböden verwendet wird, hängt häufig mit ihrer Verschleißfestigkeit zusammen. Die Veränderungen in der individuellen Zell- und Faserstruktur der verschiedenen Holzarten tragen zu ihrem unterschiedlichen mechanischen und tribologischen Verhalten bei. Tatsächliche Gebrauchsprüfungen von Holz als Bodenbelag sind teuer, schwer zu reproduzieren und erfordern lange Prüfzeiten. Daher ist es wichtig, einen einfachen Verschleißtest zu entwickeln, der zuverlässig, reproduzierbar und einfach durchzuführen ist.
Messung Zielsetzung
In dieser Studie haben wir das Verschleißverhalten von drei Holzarten simuliert und verglichen, um die Fähigkeit des Nanovea Tribometers zu demonstrieren, die tribologischen Eigenschaften von Holz kontrolliert und überwacht zu bewerten.
Diskussion
Muster Beschreibung: Antique Birch Hardwood ist mit einer 7-schichtigen Aluminiumoxid-Oberfläche versehen, die Schutz vor täglicher Abnutzung bietet. Courtship Grey Oak und Santos Mahogany sind beides Laminatböden, die sich in der Oberflächenbeschaffenheit und im Glanz unterscheiden. Courtship Grey Oak hat eine schiefergraue Farbe, eine EIR-Oberfläche und einen niedrigen Glanzgrad. Santos Mahagoni hingegen hat eine dunkle burgunderrote Farbe, ist vorlackiert und hochglänzend, wodurch Kratzer und Defekte auf der Oberfläche leichter verborgen werden können.
Die Entwicklung des COF-Wertes während der Abnutzungstests der drei Holzfußbodenproben ist in Abb. 1 dargestellt. Die Proben "Antique Birch Hardwood", "Courtship Grey Oak" und "Santos Mahogany" zeigten alle ein unterschiedliches COF-Verhalten.
Aus dem obigen Diagramm ist ersichtlich, dass das Laubholz Antique Birch die einzige Probe war, die während der gesamten Testdauer einen gleichmäßigen COF aufwies. Der starke Anstieg des COF der Eiche Courtship Grey und der anschließende allmähliche Rückgang könnten darauf hindeuten, dass die Oberflächenrauhigkeit der Probe weitgehend zu ihrem COF-Verhalten beigetragen hat. Mit der Abnutzung der Probe nahm die Oberflächenrauheit ab und wurde homogener, was den Rückgang des COF erklärt, da die Oberfläche der Probe durch die mechanische Abnutzung glatter wurde. Die COF von Santos Mahagoni zeigt zu Beginn des Tests einen gleichmäßigen, allmählichen Anstieg der COF und geht dann abrupt in einen abgehackten COF-Trend über. Dies könnte darauf hindeuten, dass die Stahlkugel (Gegenmaterial) mit dem Holzsubstrat in Berührung kam, sobald die Laminatbeschichtung zu verschleißen begann, was zu einer schnelleren und turbulenteren Abnutzung führte, die gegen Ende des Tests zu einem lauteren COF-Verhalten führte.
Antikes Birken-Hartholz:
Brautwerbung Graue Eiche:
Santos Mahagoni
Tabelle 2 fasst die Ergebnisse der Verschleißspuren-Scans und -Analysen aller Holzbodenproben nach der Durchführung der Verschleißtests zusammen. Detaillierte Informationen und Bilder für jede Probe sind in den Abbildungen 2-7 zu sehen. Aus dem Vergleich der Abnutzungsraten aller drei Proben lässt sich ableiten, dass sich Santos Mahagoni als weniger widerstandsfähig gegenüber mechanischer Abnutzung erweist als die beiden anderen Proben. Antique Birch Hardwood und Courtship Grey Oak hatten sehr ähnliche Abnutzungsraten, obwohl sich ihr Abnutzungsverhalten während der Tests deutlich unterschied. Antikes Birken-Laubholz wies einen allmählichen und gleichmäßigeren Abnutzungstrend auf, während Eiche Courtship Grey aufgrund der bereits vorhandenen Oberflächentextur und -behandlung eine flache und löchrige Abnutzungsspur zeigte.
Schlussfolgerung
In dieser Studie haben wir die Leistungsfähigkeit des Tribometers von Nanovea bei der kontrollierten und überwachten Bewertung des Reibungskoeffizienten und der Verschleißfestigkeit der drei Holzarten Antikes Birken-Hartholz, Graue Eiche und Santos-Mahagoni unter Beweis gestellt. Die überlegenen mechanischen Eigenschaften des antiken Birken-Hartholzes führen zu seiner besseren Verschleißfestigkeit. Die Textur und Homogenität der Holzoberfläche spielen eine wichtige Rolle für das Verschleißverhalten. Die Oberflächentextur von Courtship Grey Oak, wie z. B. Lücken oder Risse zwischen den Zellfasern des Holzes, können zu Schwachstellen werden, an denen der Verschleiß einsetzt und sich ausbreitet.
