Importancia de la perfilometría sin contacto para las monedas

La moneda es muy valorada en la sociedad moderna porque se intercambia por bienes y servicios. Las monedas y los billetes circulan por las manos de muchas personas. La transferencia constante de moneda física crea deformaciones en la superficie. El 3D de Nanovea Perfilómetro escanea la topografía de monedas acuñadas en diferentes años para investigar las diferencias superficiales.

Las características de las monedas son fácilmente reconocibles para el público en general ya que son objetos comunes. Un centavo es ideal para presentar la fortaleza del software avanzado de análisis de superficies de Nanovea: Mountains 3D. Los datos de superficie recopilados con nuestro perfilómetro 3D permiten análisis de alto nivel en geometría compleja con resta de superficie y extracción de contornos 2D. La sustracción de superficies con una máscara, sello o molde controlado compara la calidad de los procesos de fabricación, mientras que la extracción de contornos identifica tolerancias con análisis dimensional. El software 3D Profilometer y Mountains 3D de Nanovea investiga la topografía submicrónica de objetos aparentemente simples, como monedas de un centavo.

Objetivo de medición

Se escaneó toda la superficie superior de cinco céntimos utilizando el sensor de líneas de alta velocidad de Nanovea. El radio interior y exterior de cada penique se midió con el software de análisis avanzado de Mountains. Una extracción de la superficie de cada penique en un área de interés con sustracción directa de la superficie cuantificó la deformación de la superficie.

 

Resultados y discusión

Superficie 3D

El perfilómetro Nanovea HS2000 tardó sólo 24 segundos en escanear 4 millones de puntos en un área de 20 mm x 20 mm con un tamaño de paso de 10um x 10um para adquirir la superficie de un centavo. A continuación se muestra un mapa de alturas y una visualización en 3D del escaneado. La vista en 3D muestra la capacidad del sensor de alta velocidad para captar pequeños detalles imperceptibles para el ojo. En la superficie de la moneda de un céntimo se aprecian muchos pequeños arañazos. En la vista 3D se investigan la textura y la rugosidad de la moneda.

 

Se extrajeron los contornos del centavo y mediante un análisis dimensional se obtuvieron los diámetros interior y exterior de la característica del borde. El radio exterior tenía una media de 9,500 mm ± 0,024, mientras que el radio interior tenía una media de 8,960 mm ± 0,032. Otros análisis dimensionales que Mountains 3D puede realizar en fuentes de datos 2D y 3D son las mediciones de distancia, la altura de los escalones, la planaridad y los cálculos de ángulos.

La figura 5 muestra la zona de interés para el análisis de sustracción de superficies. El centavo de 2007 se utilizó como superficie de referencia para los cuatro centavos más antiguos. La sustracción de la superficie del centavo de 2007 muestra las diferencias entre los centavos con agujeros/picos. La diferencia de volumen total de la superficie se obtiene sumando los volúmenes de los agujeros/picos. El error RMS se refiere a la concordancia entre las superficies de los peniques.


 

Conclusión:

El High-Speed HS2000L de Nanovea escaneó cinco monedas de un centavo acuñadas en diferentes años. El software Mountains 3D comparó las superficies de cada moneda mediante la extracción de contornos, el análisis dimensional y la sustracción de superficies. El análisis define claramente el radio interior y exterior entre los peniques, a la vez que compara directamente las diferencias de las características de la superficie. Con la capacidad del perfilómetro 3D de Nanovea para medir cualquier superficie con una resolución a nivel nanométrico, combinada con las capacidades de análisis de Mountains 3D, las posibles aplicaciones de investigación y control de calidad son infinitas.