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카테고리: 프로파일 측정 테스트

 

트라이보미터를 사용한 샌드페이퍼 마모 성능

사포 마모 성능

트라이보미터 사용

사포 마모 시험

작성자

DUANJIE LI, PhD

소개

사포는 종이나 천의 한 면에 연마 입자를 붙인 것으로 구성됩니다. 입자에는 가닛, 탄화규소, 산화알루미늄, 다이아몬드 등 다양한 연마재를 사용할 수 있습니다. 사포는 목재, 금속 및 건식 벽체에 특정 표면 마감을 만들기 위해 다양한 산업 분야에서 널리 적용됩니다. 사포는 손이나 전동 공구로 고압의 압력을 가하여 작업하는 경우가 많습니다.

사포 마모 성능 평가의 중요성

사포의 효과는 다양한 조건에서의 연마 성능에 따라 결정되는 경우가 많습니다. 사포에 포함된 연마 입자의 크기인 입자 크기에 따라 사포의 마모 속도와 연마되는 소재의 스크래치 크기가 결정됩니다. 입자 수가 높은 사포는 입자가 작기 때문에 샌딩 속도가 느리고 표면 마감이 더 미세합니다. 입자 수가 같지만 다른 재질로 만들어진 사포는 건조하거나 습한 조건에서 서로 다른 거동을 보일 수 있습니다. 제조된 사포가 의도한 연마 거동을 갖도록 하려면 신뢰할 수 있는 마찰 평가가 필요합니다. 이러한 평가를 통해 사용자는 다양한 유형의 사포의 마모 거동을 통제되고 모니터링된 방식으로 정량적으로 비교하여 대상 용도에 가장 적합한 후보를 선택할 수 있습니다.

측정 목표

본 연구에서는 NANOVEA T2000 고하중 공압식 마모 시험기를 활용하여 다양한 사포 샘플의 마모 성능을 건식 및 습식 조건에서 정량적으로 평가하는 능력을 제시합니다.

나노비아 T2000 고부하
공압식 마찰계

테스트 절차

NANOVEA T100 Tribometer를 사용하여 두 종류의 사포의 마찰계수(COF)와 마모 성능을 평가했습니다. 카운터 재료로는 440 스테인리스 스틸 볼을 사용했습니다. NANOVEA를 사용하여 각 마모 테스트 후에 볼 마모 흉터를 검사했습니다. 3D 비접촉식 광학 프로파일러 정확한 볼륨 손실 측정을 보장합니다.

비교 연구를 위해 440 스테인리스 스틸 볼을 카운터 재료로 선택했지만, 다른 적용 조건을 시뮬레이션하기 위해 다른 고체 재료로 대체할 수 있습니다.

사포 마모 시험 매개변수
사포 마찰학 시험

시험 결과 및 논의

그림 1은 건조하고 습한 환경 조건에서 샌드페이퍼 1과 2의 COF 비교를 보여줍니다. 건조한 조건에서 샌드페이퍼 1은 테스트 초반에 0.4의 COF를 보이다가 점차 감소하여 0.3으로 안정화됩니다. 습한 조건에서 이 샘플은 0.27의 낮은 평균 COF를 나타냅니다. 이와 대조적으로 샘플 2의 COF 결과는 건식 COF 0.27, 습식 COF ~ 0.37을 보여줍니다. 

모든 COF 플롯의 데이터 진동은 거친 사포 표면에 대한 공의 슬라이딩 움직임으로 인해 발생한 진동으로 인해 발생했습니다.

사포 마모 계수

그림 1: 마모 테스트 중 COF의 진화.

그림 2는 마모 흉터 분석 결과를 요약한 것입니다. 마모 흉터는 광학 현미경과 나노베아 3D 비접촉식 광학 프로파일러를 사용하여 측정했습니다. 그림 3과 그림 4는 샌드페이퍼 1과 2(습식 및 건식 조건)에서 마모 테스트 후 마모된 SS440 볼의 마모 흉터를 비교한 것입니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 나노베아 광학 프로파일러는 네 개의 볼과 각각의 마모 트랙의 표면 지형을 정밀하게 캡처한 다음 나노베아 마운틴 고급 분석 소프트웨어로 처리하여 체적 손실과 마모율을 계산합니다. 볼의 현미경과 프로파일 이미지에서 샌드페이퍼 1(건식) 테스트에 사용된 볼이 다른 볼에 비해 0.313의 체적 손실로 더 큰 평평한 마모 흉터를 보이는 것을 관찰할 수 있습니다. mm3. 반면, 샌드페이퍼 1(습식)의 볼륨 손실은 0.131이었습니다. mm3. 샌드페이퍼 2(건식)의 경우 볼륨 손실은 0.163이었습니다. mm3 샌드페이퍼 2(습식)의 경우 볼륨 손실이 0.237로 증가했습니다. mm3.

또한 COF가 사포의 마모 성능에 중요한 역할을 하는 것을 관찰한 것도 흥미롭습니다. 샌드페이퍼 1은 건조한 조건에서 더 높은 COF를 보였고, 이는 테스트에 사용된 SS440 볼의 마모율 상승으로 이어졌습니다. 이에 비해 습한 조건에서 샌드페이퍼 2의 COF가 높을수록 마모율이 더 높았습니다. 측정 후 샌드페이퍼의 마모 트랙은 그림 5에 표시되어 있습니다.

Sandpapers 1과 2는 모두 건조하고 습한 환경에서 작동한다고 주장합니다. 그러나 건조조건과 습윤조건에서 서로 다른 마모성능을 보였다. 나노베아 트라이보미터 재현 가능한 마모 평가를 보장하는 잘 제어된 정량화 가능하고 신뢰할 수 있는 마모 평가 기능을 제공합니다. 또한 현장 COF 측정 기능을 통해 사용자는 마모 프로세스의 다양한 단계를 COF의 진화와 연관시킬 수 있습니다. 이는 사포의 마모 메커니즘 및 마찰 특성에 대한 근본적인 이해를 높이는 데 중요합니다.

사포 마모 마찰학 시험

그림 2: 다양한 조건에서 볼의 마모 흉터 부피와 평균 COF를 확인합니다.

사포 마모 시험 - 건식
사포 마모 시험 - 건식
사포 마모 시험 - 습식
사포 마모 시험 - 습식

그림 3: 테스트 후 공의 흉터를 착용하십시오.

사포 마모 - 프로파일로메트리
사포 마모 - 표면 프로파일
사포 마모 시험 - 3차원 표면 프로파일
사포 마모 시험 - 3D 표면 스캔

그림 4: 공의 마모 흉터의 3D 형태.

사포 마모 시험 결과
사포 마모 시험 결과
사포 마모 마찰학 시험 결과
사포 마모 시험 결과

그림 5: 다양한 조건에서 샌드페이퍼에 트랙을 착용하세요.

결론

이 연구에서는 동일한 입자 수를 가진 두 종류의 사포의 마모 성능을 건식 및 습식 조건에서 평가했습니다. 사포의 사용 조건은 작업 성능의 효과에 중요한 역할을 합니다. 사포 1은 건조한 조건에서 마모 거동이 훨씬 우수했고, 사포 2는 습한 조건에서 더 우수한 성능을 보였습니다. 샌딩 공정 중 마찰은 마모 성능을 평가할 때 고려해야 할 중요한 요소입니다. 나노베아 광학 프로파일러는 공의 마모 흉터와 같은 모든 표면의 3D 형태를 정밀하게 측정하여 이 연구에서 샌드페이퍼의 마모 성능을 신뢰할 수 있게 평가합니다. 나노베아 트라이보미터는 마모 테스트 중 현장에서 마찰 계수를 측정하여 마모 공정의 여러 단계에 대한 통찰력을 제공합니다. 또한 ISO 및 ASTM을 준수하는 회전 및 선형 모드를 사용하여 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트를 제공하며, 사전 통합된 하나의 시스템에서 고온 마모 및 윤활 모듈을 옵션으로 사용할 수 있습니다. 이 독보적인 제품군을 통해 사용자는 높은 응력, 마모 및 고온 등 볼 베어링의 다양한 가혹한 작업 환경을 시뮬레이션할 수 있습니다. 또한 고하중 하에서 우수한 내마모성 소재의 마찰 거동을 정량적으로 평가할 수 있는 이상적인 도구를 제공합니다.

3D 프로파일 측정을 사용한 가죽 표면 마감 처리

가공 가죽

3D 프로파일 측정을 사용한 표면 마감

작성자

크레이그 레싱

소개

가죽 가죽의 태닝 공정이 완료되면 가죽 표면은 다양한 모양과 촉감을 위해 여러 가지 마감 공정을 거칠 수 있습니다. 이러한 기계적 공정에는 스트레칭, 버핑, 샌딩, 엠보싱, 코팅 등이 포함될 수 있습니다. 가죽의 최종 용도에 따라 더 정밀하고 제어 가능하며 반복 가능한 가공이 필요할 수도 있습니다.

프로파일로메트리 검사의 연구개발 및 품질 관리에서의 중요성

육안 검사 방법의 편차가 크고 신뢰성이 낮기 때문에 마이크로 및 나노 스케일 특징을 정확하게 정량화할 수 있는 도구는 가죽 마감 공정을 개선할 수 있습니다. 가죽 표면 마감을 정량화할 수 있는 방식으로 이해하면 데이터 기반 표면 처리 선택을 개선하여 최적의 마감 결과를 얻을 수 있습니다. 나노베아 3D 비접촉식 프로파일러 는 색채 공초점 기술을 활용하여 완성된 가죽 표면을 측정하고 시장에서 가장 높은 반복성과 정확도를 제공합니다. 프로브 접촉, 표면 변화, 각도, 흡수 또는 반사율로 인해 다른 기술이 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하지 못하는 경우, 나노베아 프로파일로미터가 성공합니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서 NANOVEA ST400은 서로 다르지만 밀접하게 가공된 두 가죽 샘플의 표면 마감을 측정하고 비교하는 데 사용됩니다. 표면 프로파일에서 여러 표면 파라미터가 자동으로 계산됩니다.

여기서는 비교 평가를 위해 표면 거칠기, 딤플 깊이, 딤플 피치 및 딤플 직경에 초점을 맞출 것입니다.

나노비아

ST400

결과: 샘플 1

ISO 25178

높이 매개변수

기타 3D 매개변수

결과: 샘플 2

ISO 25178

높이 매개변수

기타 3D 매개변수

깊이 비교

각 샘플의 깊이 분포입니다.
다음에서 많은 수의 깊은 보조개가 관찰되었습니다.
샘플 1.

피치 비교

딤플 사이의 피치 샘플 1 약간 더 작습니다.
보다
샘플 2이지만 둘 다 비슷한 분포를 보입니다.

 평균 직경 비교

딤플의 평균 직경 분포가 비슷합니다,
와 함께
샘플 1 평균 직경이 약간 더 작은 것으로 나타났습니다.

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 ST400 3D 프로파일로미터가 가공 가죽의 표면 마감을 정밀하게 특성화할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 이 연구에서는 표면 거칠기, 딤플 깊이, 딤플 피치 및 딤플 직경을 측정할 수 있는 기능을 통해 육안 검사로는 명확하지 않을 수 있는 두 샘플의 마감과 품질 차이를 정량화할 수 있었습니다.

전반적으로 샘플 1과 샘플 2의 3D 스캔 외형에는 눈에 띄는 차이가 없었습니다. 그러나 통계 분석에서는 두 샘플 사이에 분명한 차이가 있습니다. 샘플 1은 샘플 2에 비해 더 작은 직경, 더 큰 깊이, 더 작은 딤플 대 딤플 피치를 가진 더 많은 수의 딤플을 포함하고 있습니다.

추가 연구가 가능하다는 점에 유의하세요. 특정 관심 영역은 통합 AFM 또는 현미경 모듈을 사용하여 추가로 분석할 수 있습니다. 나노베아 3D 프로파일로미터의 속도는 실험실 또는 연구용으로 20mm/s에서 1m/s까지 다양하여 고속 검사의 요구를 충족하며, 맞춤형 크기, 속도, 스캐닝 기능, 클래스 1 클린룸 준수, 인덱싱 컨베이어 또는 인라인 또는 온라인 통합을 위해 구축할 수 있습니다.

피스톤 마모 테스트

피스톤 마모 시험NANOVEA 트리보미터 사용

윤활 조건 하에서 NANOVEA 마모 시험기를 이용한 피스톤 마모 시험.

작성자

프랭크 리우

피스톤 마모 시험이란 무엇인가?

피스톤 마모 시험은 통제된 실험실 조건 하에서 피스톤 스커트와 실린더 라이너 사이의 마찰, 윤활 및 재료 내구성을 평가합니다. 사용된 트라이보미터, 엔지니어들은 실제 왕복 운동을 재현하고 마찰 계수, 마모율 및 3D 표면 지형을 정밀하게 측정할 수 있습니다. 이러한 결과는 엔진 피스톤에 사용되는 코팅, 윤활제 및 합금의 마찰학적 거동에 대한 핵심적인 통찰력을 제공하여 성능, 연비 및 장기적 신뢰성을 최적화하는 데 기여합니다.

마모 시험 중 피스톤 스커트와 실린더 라이너의 윤활 인터페이스를 보여주는 도면

 파워 실린더 시스템 및 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 인터페이스의 개략도.

💡 자신의 시료에 대한 마모율과 마찰을 정량화하고 싶으신가요? 귀사의 응용 분야에 맞춤화된 맞춤형 마찰·마모 시험을 요청하십시오.

엔진 개발에서 피스톤 마모 시험이 중요한 이유

모터 오일은 용도에 맞게 잘 설계된 윤활유입니다. 기유 외에도 세제, 분산제, 점도 개선제(VI), 마모 방지/마찰 방지제, 부식 방지제 등의 첨가제가 첨가되어 성능을 향상시킵니다. 이러한 첨가제는 다양한 작동 조건에서 오일이 작동하는 방식에 영향을 미칩니다. 오일의 거동은 P-L-C 계면에 영향을 미치며 금속과 금속의 접촉으로 인한 심각한 마모가 발생하는지 또는 유체 역학적 윤활(마모가 거의 발생하지 않음)이 발생하는지를 결정합니다.

외부 변수로부터 영역을 분리하지 않고는 P-L-C 인터페이스를 이해하기 어렵습니다. 실제 적용을 대표하는 조건으로 이벤트를 시뮬레이션하는 것이 더 실용적입니다. P-L-C 인터페이스의 나노비아 트라이보미터가 이에 이상적입니다. 여러 개의 힘 센서, 깊이 센서, 드롭 바이 드롭 윤활유 모듈, 선형 왕복 스테이지가 장착되어 있습니다. 나노비아 T2000 엔진 블록 내부에서 발생하는 현상을 정밀하게 모방할 수 있으며, P-L-C 인터페이스를 더 잘 이해하기 위한 유용한 데이터를 확보할 수 있습니다.

나노비아 트라이보미터 피스톤 마모 및 마찰 시험 모듈 설정

나노베아 T2000 트라이보미터의 액체 모듈

드롭 바이 드롭 모듈은 이 연구에서 매우 중요합니다. 피스톤은 매우 빠른 속도(3000rpm 이상)로 움직일 수 있기 때문에 시료를 담가서 윤활유의 얇은 막을 만드는 것이 어렵습니다. 이 문제를 해결하기 위해 드롭 바이 드롭 모듈은 피스톤 스커트 표면에 일정한 양의 윤활제를 일관되게 도포할 수 있습니다.

또한 새로운 윤활유를 바르면 윤활유의 특성에 영향을 미치는 마모 오염 물질이 제거될 염려가 없습니다.

마찰계가 어떻게 시뮬레이션하는가
실제 피스톤-라이너 마모

본 보고서에서는 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 간의 접촉면을 연구할 것이다. 해당 접촉면은 선형 왕복 운동을 수행함으로써 재현될 것이다. 내구성 시험 방울방울 윤활제 모듈과 함께.

윤활유를 실온 및 가열 조건에서 도포하여 콜드 스타트와 최적의 작동 조건을 비교합니다. COF와 마모율을 관찰하여 실제 애플리케이션에서 인터페이스가 어떻게 작동하는지 더 잘 이해할 수 있습니다.

나노비아 T2000
고부하 트라이보미터

피스톤 마모 시험 파라미터 및 설정

로드 ............................ 100 N

테스트 기간 ............................ 30분

속도 ............................ 2000 rpm

증폭도 ............................ 10 mm

총 거리 ............................ 1200 m

스커트 코팅 ............................ 몰리 그라파이트

비밀번호 자료 ............................ 알루미늄 합금 5052

핀 직경 ............................ 10 mm

윤활유 ............................ 모터 오일(10W-30)

APPROX. 흐름 속도 ............................ 60mL/min

온도 ............................ 실내 온도 및 90°C

실생활에서의 관련성
피스톤 마모 테스트

마찰계 기반 피스톤 마모 시험은 재료 선택과 윤활 전략이 실제 엔진 신뢰성에 미치는 영향을 파악하는 데 중요한 통찰력을 제공합니다. 고비용의 전체 엔진 시험에 의존하는 대신, 연구소는 현실적인 기계적 하중 및 온도 조건 하에서 코팅, 오일, 합금 표면을 평가할 수 있습니다. NANOVEA의 3D 프로파일 측정법 마모 및 마찰학 모듈은 마모 깊이와 마찰 안정성을 정밀하게 매핑하여 연구개발팀이 성능을 최적화하고 개발 주기를 단축하는 데 도움을 줍니다.

피스톤 마모 시험 결과 및 분석

윤활 처리된 마모 시험에서 트라이보미터를 이용한 피스톤 마모 흔적 비교

본 실험에서는 A5052를 대조 재료로 사용하였다. 엔진 블록은 일반적으로 A356과 같은 주조 알루미늄으로 제작되지만, 본 시뮬레이션 테스트에서는 A5052가 A356과 유사한 기계적 특성을 나타낸다[1].

실험 조건 하에서 실온에서는 90°C에 비해 피스톤 스커트에 상당한 마모가 관찰되었다. 시편에서 확인된 깊은 스크래치는 정적 재료와 피스톤 스커트 간의 접촉이 시험 전반에 걸쳐 빈번하게 발생했음을 시사한다. 실온에서의 높은 점도는 오일이 계면 간극을 완전히 채우는 것을 방해하여 금속-금속 접촉을 유발할 수 있다. 온도가 상승하면 오일이 묽어져 핀과 피스톤 사이로 유입될 수 있습니다. 그 결과 고온에서는 현저히 적은 마모가 관찰됩니다. 그림 5는 마모 흔적의 한쪽 면이 다른 쪽보다 훨씬 덜 마모된 모습을 보여줍니다. 이는 오일 배출 위치 때문일 가능성이 높습니다. 윤활유 막 두께가 한쪽 면에서 더 두꺼워 불균일한 마모가 발생했습니다.

[1] “5052 알루미늄 대 356.0 알루미늄.” MakeItFrom.com, makeitfrom.com/compare/5052-O-Aluminum/A356.0-SG70B-A13560-Cast-Aluminum

선형 왕복 마찰 테스트의 COF는 하이패스와 로우패스로 나눌 수 있습니다. 하이 패스는 샘플이 정방향 또는 양의 방향으로 이동하는 것을 의미하고 로우 패스는 샘플이 역방향 또는 음의 방향으로 이동하는 것을 의미합니다. RT 오일의 평균 COF는 두 방향 모두 0.1 미만인 것으로 관찰되었습니다. 패스 간 평균 COF는 0.072와 0.080이었습니다. 90°C 오일의 평균 COF는 패스마다 다른 것으로 나타났습니다. 평균 COF 값은 0.167과 0.09로 관찰되었습니다. COF의 차이는 오일이 핀의 한쪽 면만 제대로 적실 수 있었다는 추가적인 증거를 제공합니다. 유체 역학적 윤활이 발생하여 핀과 피스톤 스커트 사이에 두꺼운 막이 형성되었을 때 높은 COF를 얻을 수 있었습니다. 혼합 윤활이 발생하면 다른 방향에서 낮은 COF가 관찰됩니다. 유체 역학 윤활 및 혼합 윤활에 대한 자세한 내용은 다음 애플리케이션 노트를 참조하십시오. 스트라이벡 커브.
윤활 피스톤 마모 시험 결과의 마찰 계수 및 마모율

표 1: 피스톤의 윤활 마모 테스트 결과.

실온에서 피스톤 마모 시험을 위한 마찰 계수 그래프, 원시 고역 통과 및 저역 통과 프로파일 표시

그림 1: 상온 오일 마모 테스트용 COF 그래프 A 원시 프로파일 B 하이 패스 C 로우 패스.

90℃ 피스톤 마모 시험용 마찰 계수 그래프 (원시 고주파 및 저주파 통과 프로파일 표시)

그림 2: 90°C 마모 오일 테스트의 COF 그래프 A 원시 프로파일 B 하이 패스 C 로우 패스.

실온 엔진오일 마모 시험에서 얻은 피스톤 마모 흔적의 광학 현미경 이미지

그림 3: RT 모터 오일 마모 테스트의 마모 흉터 광학 이미지.

마찰학적 분석을 위해 강조 표시된 국소적 마모 흔적이 보이는 피스톤 표면
마찰계 시험을 통한 피스톤 마모 흔적의 부피 및 깊이 분석

그림 4: RT 모터 오일 마모 테스트에서 마모 흉터의 구멍 분석 부피.

피스톤 마모 흔적의 3D 표면 프로파일 측정 스캔으로 마모 깊이와 거칠기 표시

그림 5: RT 모터 오일 마모 테스트에서 마모 흉터의 프로파일 측정 스캔.

90도 엔진 오일 마모 시험에서 얻은 피스톤 마모 흔적의 광학 현미경 이미지

그림 6: 90°C 모터 오일 마모 테스트의 마모 흉터 광학 이미지

마찰계 피스톤 마모 시험 중 분석된 마모 영역을 보이는 피스톤 스커트
90도 엔진 오일 마모계 시험을 통한 피스톤 마모 흔적의 부피 및 깊이 측정

그림 7: 90°C 모터 오일 마모 테스트에서 마모 흉터의 구멍 분석 부피.

90도 엔진 오일 마모 시험에서 얻은 피스톤 마모 흔적의 3D 표면 프로파일 측정 스캔으로 마모 깊이와 질감을 보여줌

그림 8: 90°C 모터 오일 마모 테스트에서 마모 흉터에 대한 프로파일 측정 스캔.

결론: NANOVEA 마모계로 수행한 엔진 마모 평가

실제 작동 엔진에서 발생하는 현상을 모사하기 위해 피스톤에 윤활된 선형 왕복 마모 시험을 수행하였다. 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 접합부는 엔진 작동에 매우 중요하다. 이 접합부의 윤활유 두께는 피스톤 스커트와 실린더 라이너 사이의 마찰 또는 마모로 인한 에너지 손실을 결정한다. 엔진 성능을 최적화하려면 피스톤 스커트와 실린더 라이너가 접촉하지 않으면서 가능한 한 얇은 윤활막 두께를 유지해야 합니다. 그러나 온도, 속도, 힘의 변화가 P-L-C 접합부에 미치는 영향이 핵심 과제입니다.

NANOVEA T2000 마찰계는 넓은 하중 범위(최대 2000 N)와 속도 범위(최대 15000 rpm)를 통해 엔진 내에서 발생 가능한 다양한 조건을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 주제에 대한 향후 연구 가능성으로는 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 접촉면이 다양한 정하중, 진동 하중, 윤활유 온도, 속도 및 윤활유 도포 방법 하에서 어떻게 동작하는지 분석하는 것이 포함됩니다. 이러한 매개변수들은 NANOVEA T2000 마찰계로 쉽게 조정 가능하여 피스톤 스커트-윤활유-실린더 라이너 접촉면의 메커니즘에 대한 완전한 이해를 제공할 수 있습니다.

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휴대용 3D 프로파일로미터를 사용한 유기 표면 형상

유기적 표면 지형

휴대용 3D 프로파일로미터 사용

작성자

크레이그 레싱

소개

자연은 향상된 표면 구조를 개발하는 데 중요한 영감의 원천이 되었습니다. 자연에서 발견되는 표면 구조를 이해함으로써 도마뱀의 발을 기반으로 한 접착력 연구, 해삼의 질감 변화를 기반으로 한 저항성 연구, 나뭇잎을 기반으로 한 발수성 연구 등이 진행되었습니다. 이러한 표면은 생체 의학부터 의류, 자동차에 이르기까지 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 이러한 표면 혁신이 성공하려면 표면 특성을 모방하고 재현할 수 있는 제작 기술을 개발해야 합니다. 이 과정에서 식별과 제어가 필요합니다.

유기 표면을 위한 휴대용 3D 비접촉식 광학 프로파일러의 중요성

색채광(Chromatic Light) 기술을 활용한 NANOVEA Jr25 Portable 광학 프로파일러 거의 모든 재료를 측정할 수 있는 뛰어난 능력을 가지고 있습니다. 여기에는 자연의 광범위한 표면 특성 내에서 발견되는 독특하고 가파른 각도, 반사 및 흡수 표면이 포함됩니다. 3D 비접촉 측정은 완전한 3D 이미지를 제공하여 표면 특징을 보다 완벽하게 이해할 수 있도록 해줍니다. 3D 기능이 없으면 자연 표면 식별은 2D 정보나 현미경 이미징에만 의존하게 되며, 이는 연구된 표면을 적절하게 모방하기에 충분한 정보를 제공하지 못합니다. 질감, 형태, 치수 등 표면 특성의 전체 범위를 이해하는 것이 성공적인 제작에 매우 중요합니다.

현장에서 실험실 수준의 결과를 쉽게 얻을 수 있는 기능은 새로운 연구 기회의 문을 열어줍니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 나노비아 Jr25는 잎의 표면을 측정하는 데 사용됩니다. 3D 표면 스캔 후 자동으로 계산할 수 있는 표면 매개변수 목록은 무궁무진합니다.

여기서는 3D 표면을 검토하고
추가 분석할 관심 영역은 다음과 같습니다.
표면 거칠기, 채널 및 지형을 정량화하고 조사합니다.

나노비아

JR25

테스트 조건

고랑 깊이

고랑의 평균 밀도: 16.471cm/cm2
고랑의 평균 깊이: 97.428 μm
최대 깊이: 359.769 μm

결론

이 애플리케이션에서는 나노비아 Jr25 휴대용 3D 비접촉식 광학 프로파일러는 현장에서 잎 표면의 지형과 나노미터 단위의 세부 사항을 모두 정밀하게 특성화할 수 있습니다. 이러한 3D 표면 측정을 통해 관심 영역을 빠르게 식별한 다음 무한한 연구 목록으로 분석할 수 있습니다(치수, 거칠기 마감 텍스처, 모양 형태 지형, 평탄도 휨 평탄도, 부피 면적, 단차 높이 등). 2D 단면을 쉽게 선택하여 세부 사항을 분석할 수 있습니다. 이 정보를 통해 완벽한 표면 측정 리소스 세트를 사용하여 유기 표면을 광범위하게 조사할 수 있습니다. 특정 관심 영역은 테이블 탑 모델에 통합된 AFM 모듈을 사용하여 추가로 분석할 수 있습니다.

나노비아 는 현장 연구를 위한 휴대용 고속 프로파일러와 다양한 실험실 기반 시스템을 제공하며 실험실 서비스도 제공합니다.

사포 거칠기 프로파일 미터

샌드페이퍼: 거칠기 및 입자 지름 분석

샌드페이퍼: 거칠기 및 입자 지름 분석

자세히 알아보기

샌드페이퍼

거칠기 및 입자 직경 분석

작성자

프랭크 리우

소개

사포는 연마제로 사용되는 시중에서 흔히 볼 수 있는 제품입니다. 사포의 가장 일반적인 용도는 코팅을 제거하거나 연마 특성으로 표면을 닦는 것입니다. 이러한 연마 특성은 그릿으로 분류되며, 각 그릿은 얼마나 매끄러운지와 관련이 있습니다.
거친 표면 마감을 제공합니다. 원하는 연마 특성을 얻기 위해 사포 제조업체는 연마 입자가 특정 크기이고 편차가 거의 없는지 확인해야 합니다. 사포의 품질을 정량화하기 위해 나노베아의 3D 비접촉식 프로파일 미터 를 사용하여 샘플 영역의 산술 평균(Sa) 높이 매개변수와 평균 입자 지름을 구할 수 있습니다.

3D 비접촉 광학의 중요성 사포용 프로파일러

사포를 사용할 때 연마 입자와 샌딩되는 표면 사이의 상호작용이 균일해야 일관된 표면 마감을 얻을 수 있습니다. 이를 정량화하기 위해 나노베아의 3D 비접촉 광학 프로파일러로 사포의 표면을 관찰하여 입자 크기, 높이, 간격의 편차를 확인할 수 있습니다.

측정 목표

이 연구에서는 다섯 가지 샌드페이퍼 그릿(120,
180, 320, 800 및 2000)을 사용하여 스캔합니다.
나노베아 ST400 3D 비접촉식 광학 프로파일러.
스캔과 파티클에서 Sa를 추출합니다.
크기는 모티프 분석을 수행하여 다음과 같이 계산됩니다.
등가 직경 찾기

나노비아

ST400

결과 및 토론

사포는 예상대로 그릿이 증가함에 따라 표면 거칠기(Sa)와 입자 크기가 감소합니다. Sa는 42.37μm에서 3.639μm 범위였습니다. 입자 크기는 127 ± 48.7에서 21.27 ± 8.35 범위입니다. 입자가 크고 높이 변화가 크면 높이 변화가 적은 작은 입자와는 반대로 표면에 더 강력한 연마 작용을 합니다.
주어진 높이 매개변수의 모든 정의는 페이지.A.1에 나열되어 있습니다.

표 1: 사포 입자와 높이 매개변수 간의 비교.

표 2: 샌드페이퍼 입자와 입자 지름의 비교.

샌드페이퍼의 2D 및 3D 보기 

아래는 사포 샘플의 가색 및 3D 보기입니다.
0.8mm의 가우시안 필터를 사용하여 형태나 물결 모양을 제거했습니다.

모티프 분석

표면의 입자를 정확하게 찾기 위해 높이 스케일 임계값을 재정의하여 사포의 상층만 표시하도록 했습니다. 그런 다음 모티프 분석을 수행하여 피크를 감지했습니다.

결론

나노베아의 3D 비접촉 광학 프로파일러는 마이크로 및 나노 특징이 있는 표면을 정밀하게 스캔할 수 있기 때문에 다양한 사포 입자의 표면 특성을 검사하는 데 사용되었습니다.

3D 스캔을 분석하기 위해 고급 소프트웨어를 사용하여 각 사포 샘플에서 표면 높이 파라미터와 등가 입자 직경을 얻었습니다. 입자 크기가 증가함에 따라 표면 거칠기(Sa)와 입자 크기는 예상대로 감소하는 것으로 관찰되었습니다.

스티로폼 표면 경계 측정 프로파일로메트리

표면 경계 측정

3D 프로파일 측정을 이용한 표면 경계 측정

자세히 알아보기

표면 경계 측정

3D 프로파일 측정 사용

작성자

크레이그 라이징

소개

표면 특징, 패턴, 모양 등의 인터페이스를 방향에 대해 평가하는 연구에서는 전체 측정 프로파일에서 관심 영역을 빠르게 식별하는 것이 유용합니다. 표면을 중요한 영역으로 세분화하면 경계, 피크, 구덩이, 면적, 부피 등을 빠르게 평가하여 연구 중인 전체 표면 프로파일에서 기능적 역할을 이해할 수 있습니다. 예를 들어 금속의 입자 경계 이미징과 같이 분석에서 중요한 것은 많은 구조의 인터페이스와 전체적인 방향입니다. 각 관심 영역을 이해함으로써 전체 영역 내의 결함 또는 이상을 식별할 수 있습니다. 입자 경계 이미징은 일반적으로 프로파일로미터 기능을 능가하는 범위에서 연구되며 2D 이미지 분석에 불과하지만, 3D 표면 측정의 장점과 함께 더 큰 규모로 표시되는 개념을 설명하는 데 유용한 참고 자료가 됩니다.

표면 분리 연구를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

터치 프로브나 간섭계와 같은 다른 기술과 달리 3D 비접촉 프로파일로미터, 축 색수차를 사용하여 거의 모든 표면을 측정할 수 있으며, 개방형 스테이징으로 인해 샘플 크기가 크게 달라질 수 있으며 샘플 준비가 필요하지 않습니다. 나노부터 매크로까지의 범위는 샘플 반사나 흡수의 영향이 전혀 없는 표면 프로필 측정 중에 얻어지며, 높은 표면 각도를 측정하는 고급 기능을 갖추고 있으며 결과를 소프트웨어로 조작할 필요가 없습니다. 투명, 불투명, 반사, 확산, 광택, 거친 등 모든 재료를 쉽게 측정합니다. 비접촉 프로파일로미터 기술은 표면 경계 분석이 필요할 때 표면 연구를 극대화할 수 있는 이상적이고 광범위하며 사용자 친화적인 기능을 제공합니다. 2D 및 3D 기능 결합의 이점도 함께 제공됩니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 나노베아 ST400 프로파일로미터를 사용하여 스티로폼의 표면적을 측정합니다. 나노베아 ST400을 사용하여 동시에 획득한 지형과 함께 반사된 강도 파일을 결합하여 경계를 설정했습니다. 그런 다음 이 데이터를 사용하여 각 스티로폼 "입자"의 다양한 모양과 크기 정보를 계산했습니다.

나노비아

ST400

결과 및 토론: 2D 표면 경계 측정

지형 이미지(왼쪽 아래)를 반사된 강도 이미지(오른쪽 아래)로 마스킹하여 입자 경계를 명확하게 정의합니다. 필터를 적용하여 직경 565µm 이하의 모든 입자는 무시되었습니다.

총 곡물 수: 167
곡물이 차지하는 총 투영 면적: 166.917mm²(64.5962 %)
경계가 차지하는 총 예상 면적: (35.4038 %)
입자의 밀도: 0.646285 입자/mm2

면적 = 0.999500 mm² +/- 0.491846 mm²
둘레 = 9114.15 µm +/- 4570.38 µm
등가 직경 = 1098.61 µm +/- 256.235 µm
평균 직경 = 945.373 µm +/- 248.344 µm
최소 직경 = 675.898 µm +/- 246.850 µm
최대 직경 = 1312.43 µm +/- 295.258 µm

결과 및 토론: 3D 표면 경계 측정

획득한 3D 지형 데이터를 사용하여 각 입자의 부피, 높이, 피크, 종횡비 및 일반 형상 정보를 분석할 수 있습니다. 총 3D 면적: 2.525mm3

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 3D 비접촉식 프로파일로미터가 스티로폼 표면을 정밀하게 특성화할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 관심 있는 전체 표면 또는 개별 입자(피크 또는 피트)에 대한 통계 정보를 얻을 수 있습니다. 이 예에서는 사용자가 정의한 크기보다 큰 모든 입자를 사용하여 면적, 둘레, 지름 및 높이를 표시했습니다. 여기에 표시된 기능은 바이오 의료에서 미세 가공 응용 분야에 이르기까지 다양한 자연 표면 및 사전 가공된 표면의 연구 및 품질 관리에 중요할 수 있습니다. 

나노베아의 프로파일로미터를 이용한 윤곽 측정

타이어 트레드 깊이 및 고무 표면 거칠기 측정 | 3D 광학 프로파일러

타이어 트레드 깊이 및 고무 표면 거칠기 측정 3D 광학 프로파일러 사용

다양한 자동차 타이어 트레드 패턴을 보여주는 타이어 트레드 깊이 측정 기준

작성자

안드레아 헤르만

소비자 안전을 위해 타이어 트레드 깊이는 일반적으로 휴대용 계측기로 측정되지만, 산업 연구개발 및 타이어 제조업체는 보다 정교한 방법이 필요합니다. 본 애플리케이션 노트는 3D 광학 프로파일로미터가 고정밀 연구를 위해 타이어 트레드 깊이 측정, 등고선 매핑 및 고무 표면 거칠기 분석을 어떻게 정밀하게 수행하는지 보여줍니다.

소개

모든 재료와 마찬가지로 고무의 마찰 계수는 부분적으로 표면 거칠기와 관련이 있습니다. 차량 타이어에서는 트레드 깊이와 표면 거칠기 모두 접지력, 제동 성능 및 마모 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 본 연구에서는 3D 비접촉식 프로파일로메트리를 사용하여 고무 표면과 트레드의 거칠기 및 치수를 분석합니다.
트레드 깊이 및 고무 표면 거칠기 측정에 사용되는 타이어 샘플

샘플

타이어 트레드 깊이 측정을 위한 3D 비접촉식 프로파일로메트리의 중요성

터치 프로브나 간섭계와 같은 다른 기술과 달리, 나노비아의 3D 비접촉 광학 프로파일러 축 색수차를 사용하여 거의 모든 표면을 측정합니다.

프로파일러 시스템의 개방형 스테이징은 다양한 샘플 크기를 허용하며 별도의 샘플 전처리 과정이 필요하지 않습니다. 단일 스캔으로 사용자는 타이어 트레드 깊이 전체와 미세 수준의 표면 거칠기를 동시에 측정할 수 있으며, 샘플의 반사율이나 흡수율에 전혀 영향을 받지 않습니다. 또한 이 프로파일러는 소프트웨어로 결과를 조작할 필요 없이 높은 표면 각도까지 측정할 수 있는 고급 기능을 갖추고 있습니다.

이러한 다용도성 덕분에 NANOVEA 프로파일러는 타이어 트레드 마모 테스트와 고급 고무 재료 연구 모두에 이상적입니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 다음과 같은 기능을 선보입니다. 나노베아 ST400, 타이어 트레드 깊이, 윤곽 형상 및 고무 표면 거칠기를 측정하는 3D 비접촉식 광학 프로파일러입니다. 본 연구에서는 타이어 전체 표면을 대표할 수 있을 만큼 충분히 큰 표면 영역을 무작위로 선정하였습니다. 고무 특성을 정량화하기 위해 NANOVEA Ultra 3D 분석 소프트웨어를 사용하여 홈 치수, 트레드 깊이, 표면 거칠기 및 개발 면적 대 예상 면적을 측정하였습니다.

나노비아 ST400 표준
광학 3D 프로파일로미터

분석: 타이어 트레드
트레드의 3D 뷰와 가색 뷰는 3D 표면 설계 매핑의 가치를 보여줍니다. 이는 엔지니어에게 트레드 깊이 균일성, 그루브 설계 및 마모를 다양한 각도에서 평가할 수 있는 직관적인 도구를 제공합니다. 고급 등고선 분석과 계단 높이 분석은 모두 샘플 형상과 설계의 정밀한 치수를 측정하는 매우 강력한 도구입니다.
타이어 트레드 깊이와 홈 형상 측정을 위한 가색 3D 광학 프로파일링
타이어 트레드 깊이 측정을 위한 3D 프로파일로미터 표면 뷰

고급 윤곽 분석

3D 프로파일로메트리를 이용한 타이어 트레드 그루브의 고급 윤곽 분석

스텝 높이 분석

3D 광학 프로파일러를 이용한 타이어 트레드 깊이 측정을 위한 계단 높이 분석
타이어 트레드 깊이 측정을 보여주는 3D 프로파일로메트리 단차 프로파일
분석: 고무 표면
고무 표면은 다음 그림과 같이 내장 소프트웨어 도구를 사용하여 다양한 방식으로 정량화할 수 있습니다. 표면 거칠기는 2.688 μm이며, 전개 면적 대 투영 면적은 각각 9.410 mm² 대 8.997 mm²임을 확인할 수 있습니다. 이러한 결과는 고무 표면 거칠기가 접지력과 성능에 미치는 영향을 보여주며, 서로 다른 고무 배합이나 다양한 수준의 표면 마모 상태 간 비교를 가능하게 합니다.
3D 광학 프로파일러를 이용한 고무 표면 거칠기 분석
ISO 25178 타이어 고무 표면의 높이 매개변수
고무 표면 거칠기와 전개 영역의 3D 광학 프로파일 측정법 시각화
타이어 고무 표면 프로파일러 매개변수

결론

본 애플리케이션에서는 NANOVEA 3D 비접촉 광학 프로파일러가 타이어 트레드 깊이, 윤곽 치수 및 고무 표면 거칠기를 정밀하게 특성화하는 방법을 보여주었습니다. 데이터에 따르면 표면 거칠기는 2.69 µm, 전개 면적은 9.41 mm²이며 투영 면적은 9 mm²입니다. 고무 트레드의 다양한 치수와 반경도 측정되었습니다. 이 정보는 타이어 제조사, 자동차 연구원 및 재료 엔지니어가 트레드 설계, 고무 배합 또는 다양한 마모 정도를 가진 타이어를 비교하는 데 활용될 수 있습니다. 여기에 제시된 데이터는 Ultra 3D 분석 소프트웨어에서 가능한 계산의 일부만을 나타냅니다.

3D 광학 프로파일러를 이용한 어류 비늘 표면 분석

3D 광학 프로파일러를 이용한 어류 비늘 표면 분석

자세히 알아보기

어류 비늘 표면 분석

3D 광학 프로파일러 사용

물고기 비늘 프로파일 미터

작성자

안드레아 노비츠키

소개

NANOVEA를 사용하여 물고기 비늘의 형태, 패턴 및 기타 특징을 연구합니다. 3D 비접촉식 광학 프로파일러. 매우 작고 높은 각도의 홈과 함께 이 생물학적 샘플의 섬세한 특성은 프로파일러의 비접촉 기술의 중요성을 강조합니다. 비늘의 홈을 원형이라고 하며 연구하여 물고기의 나이를 추정할 수 있으며 나무의 나이테와 유사하게 성장 속도가 다른 기간을 구별할 수도 있습니다. 이는 남획을 방지하기 위한 야생 어류 개체군 관리에 매우 중요한 정보입니다.

생물학적 연구를 위한 3D 비접촉식 프로파일 측정의 중요성

터치 프로브나 간섭 측정과 같은 다른 기술과 달리 축 색도법을 사용하는 3D 비접촉식 광학 프로파일러는 거의 모든 표면을 측정할 수 있습니다. 개방형 스테이징으로 인해 샘플 크기는 매우 다양할 수 있으며 샘플 준비가 필요하지 않습니다. 시료 반사율이나 흡수의 영향을 전혀 받지 않고 표면 프로파일 측정 중에 나노에서 매크로 범위의 특징을 얻을 수 있습니다. 이 기기는 결과를 소프트웨어로 조작하지 않고도 높은 표면 각도를 측정할 수 있는 고급 기능을 제공합니다. 투명, 불투명, 반사, 확산, 광택 또는 거칠기 등 모든 재료를 쉽게 측정할 수 있습니다. 이 기술은 2D 및 3D 기능 결합의 이점과 함께 표면 연구를 극대화할 수 있는 이상적이고 광범위하며 사용자 친화적인 기능을 제공합니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 고속 센서가 장착된 3D 비접촉식 프로파일러인 나노베아 ST400을 통해 저울 표면을 종합적으로 분석할 수 있습니다.

이 기기는 전체 샘플을 스캔하는 데 사용되었으며 중앙 영역의 고해상도 스캔도 함께 수행되었습니다. 비교를 위해 저울의 외부 및 내부 표면 거칠기도 함께 측정했습니다.

나노비아

ST400

외부 스케일의 3D 및 2D 표면 특성화

외부 스케일의 3D 보기 및 가색 보기는 지문이나 나무의 나이테와 유사한 복잡한 구조를 보여줍니다. 이를 통해 사용자는 다양한 각도에서 스케일의 표면 특성을 직접 관찰할 수 있는 간단한 도구를 사용할 수 있습니다. 외부 저울의 다양한 측정값과 함께 저울의 바깥쪽과 안쪽을 비교하여 표시합니다.

어류 비늘 스캔 3D 뷰 프로파일로미터
어류 비늘 스캔 볼륨 3D 프로파일로미터
물고기 비늘 스캔 스텝 높이 3D 광학 프로파일러

표면 거칠기 비교

어류 비늘 프로파일로미터 3D 스캐닝

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 3D 비접촉 광학 프로파일러가 다양한 방식으로 어류 비늘의 특성을 분석하는 방법을 보여주었습니다. 

비늘의 외부 표면과 내부 표면은 각각 15.92μm와 1.56μm의 거칠기 값으로 표면 거칠기만으로 쉽게 구분할 수 있습니다. 또한 비늘 외부 표면의 홈, 즉 서큘리를 분석하여 물고기 비늘에 대한 정확하고 정밀한 정보를 얻을 수 있습니다. 중심 초점으로부터 서큘리 띠의 거리를 측정한 결과, 서큘리의 높이는 평균 약 58μm인 것으로 나타났습니다. 

여기에 표시된 데이터는 분석 소프트웨어에서 사용할 수 있는 계산의 일부에 불과합니다.

프레넬 렌즈 지형

프레넬 렌즈 지형사용 3D 비접촉식 광학 프로파일 측정기

작성자

두안지에 리 & 벤자민 멜

소개

렌즈는 빛을 투과하고 굴절시키는 축 대칭의 광학 장치입니다. 간단한 렌즈는 빛을 수렴하거나 발산하기 위한 단일 광학 부품으로 구성됩니다. 구면은 렌즈를 만드는 데 이상적인 모양은 아니지만 유리를 갈고 연마할 수 있는 가장 단순한 모양으로 자주 사용됩니다.

프레넬 렌즈는 일련의 동심원 고리로 구성되며, 폭이 수천분의 1인치 정도로 작은 단순한 렌즈의 얇은 부분입니다. 프레넬 렌즈는 조리개가 크고 초점 거리가 짧으며, 컴팩트한 디자인으로 동일한 광학 특성을 가진 기존 렌즈에 비해 필요한 재료의 무게와 부피를 줄입니다. 프레넬 렌즈의 얇은 기하학적 구조로 인해 흡수로 인해 손실되는 빛의 양은 매우 적습니다.

프레넬 렌즈 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일 측정의 중요성

프레넬 렌즈는 자동차 산업, 등대, 태양 에너지 및 항공모함의 광학 착륙 시스템에 광범위하게 사용됩니다. 투명한 플라스틱으로 렌즈를 성형하거나 스탬핑하면 생산 비용을 효율적으로 만들 수 있습니다. 프레넬 렌즈의 서비스 품질은 주로 동심 링의 정밀도와 표면 품질에 따라 달라집니다. NANOVEA는 터치 프로브 방식과 달리 광학 프로파일러 표면을 건드리지 않고 3D 표면 측정을 수행하여 새로운 긁힘 위험을 방지합니다. Chromatic Light 기술은 다양한 형상의 렌즈와 같이 복잡한 모양을 정밀하게 스캐닝하는 데 이상적입니다.

프레넬 렌즈 회로도

투명 플라스틱 프레넬 렌즈는 몰딩 또는 스탬핑으로 제조할 수 있습니다. 정확하고 효율적인 품질 관리는 생산 금형이나 스탬프의 결함을 발견하는 데 매우 중요합니다. 동심 링의 높이와 피치를 측정하여 측정값을 렌즈 제조업체에서 제공한 사양 값과 비교함으로써 생산 변동을 감지할 수 있습니다.

렌즈 프로파일을 정밀하게 측정해야 금형이나 스탬프가 제조업체 사양에 맞게 적절하게 가공됩니다. 또한 스탬프는 시간이 지남에 따라 점진적으로 마모되어 초기 모양을 잃을 수 있습니다. 렌즈 제조업체 사양에서 일관되게 벗어나면 금형을 교체해야 한다는 긍정적인 신호입니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 고속 센서가 장착된 3D 비접촉식 프로파일러인 나노베아 ST400을 통해 복잡한 형상의 광학 부품에 대한 포괄적인 3D 프로파일 분석을 제공합니다. 크로매틱 라이트 기술의 놀라운 성능을 보여주기 위해 프레넬 렌즈에서 윤곽 분석이 수행됩니다.

나노비아 ST400 대면적
광학 3D 프로파일로미터

이 연구에 사용된 2.3" x 2.3" 아크릴 프레넬 렌즈는 다음과 같이 구성됩니다. 

일련의 동심원 링과 복잡한 톱니 모양의 단면 프로파일이 있습니다. 

초점 거리는 1.5인치, 유효 크기 직경은 2.0인치입니다, 

인치당 125개의 홈과 1.49의 굴절률.

프레넬 렌즈를 스캔한 나노베아 ST400은 동심원 고리의 높이가 중앙에서 바깥쪽으로 이동하면서 눈에 띄게 증가하는 것을 보여줍니다.

2D 거짓 색상

높이 표현

3D 보기

추출된 프로필

피크 & 밸리

프로필의 차원 분석

결론

이 애플리케이션에서 나노베아 ST400 비접촉식 광학 프로파일러가 프레넬 렌즈의 표면 형상을 정확하게 측정하는 것을 보여주었습니다. 

나노베아 분석 소프트웨어를 사용하여 복잡한 톱니 모양의 프로파일에서 높이와 피치의 치수를 정확하게 측정할 수 있습니다. 사용자는 제조된 렌즈의 링 높이와 피치 치수를 이상적인 링 사양과 비교하여 생산 금형 또는 스탬프의 품질을 효과적으로 검사할 수 있습니다.

여기에 표시된 데이터는 분석 소프트웨어에서 사용할 수 있는 계산의 일부에 불과합니다. 

나노베아 광학 프로파일러는 반도체, 마이크로일렉트로닉스, 태양광, 광섬유, 자동차, 항공우주, 야금, 기계 가공, 코팅, 제약, 생의학, 환경 등의 분야에서 거의 모든 표면을 측정합니다.

 
가공 부품 QC

가공 부품 검사

기계 부품

3D 프로파일 측정을 사용한 CAD 모델 검사

작성자:

Duanjie Li, PhD

개정자

조슬린 에스파르자

프로파일로미터를 이용한 가공 부품 검사

소개

복잡한 형상을 만들 수 있는 정밀 가공에 대한 수요는 다양한 산업 분야에서 증가하고 있습니다. 항공우주, 의료, 자동차부터 기술 기어, 기계, 악기에 이르기까지 지속적인 혁신과 진화로 인해 기대치와 정확도 기준이 새로운 차원으로 높아지고 있습니다. 이에 따라 제품의 최고 품질을 보장하기 위한 엄격한 검사 기술과 기기에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

부품 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일 측정의 중요성

공차 및 생산 표준 준수 여부를 확인하려면 가공된 부품의 특성을 CAD 모델과 비교하는 것이 필수적입니다. 부품의 마모로 인해 교체가 필요할 수 있으므로 서비스 기간 동안의 검사도 매우 중요합니다. 필요한 사양에서 벗어난 부분을 적시에 식별하면 비용이 많이 드는 수리, 생산 중단 및 평판 손상을 방지하는 데 도움이 됩니다.

NANOVEA는 터치 프로브 방식과 달리 광학 프로파일러 접촉 없이 3D 표면 스캔을 수행하여 가장 높은 정확도로 복잡한 형상을 빠르고 정밀하며 비파괴적으로 측정할 수 있습니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 치수, 반경 및 거칠기에 대한 포괄적인 표면 검사를 수행하는 고속 센서가 장착된 3D 비접촉식 프로파일러인 NANOVEA HS2000을 소개합니다. 

40초 이내에 모두 완료됩니다.

나노비아

HS2000

CAD 모델

가공된 부품이 원하는 사양, 공차 및 표면 마감을 충족하는지 확인하려면 부품의 치수와 표면 거칠기를 정밀하게 측정하는 것이 중요합니다. 검사 대상 부품의 3D 모델과 엔지니어링 도면이 아래에 제시되어 있습니다. 

거짓 색상 보기

CAD 모델과 스캔한 가공 부품 표면의 가색 보기를 그림 3에서 비교합니다. 샘플 표면의 높이 변화는 색상의 변화로 확인할 수 있습니다.

그림 2에 표시된 대로 3D 표면 스캔에서 3개의 2D 프로파일을 추출하여 가공된 부품의 치수 공차를 추가로 확인합니다.

프로필 비교 및 결과

프로파일 1 ~ 3은 그림 3 ~ 5에 나와 있습니다. 정량적 공차 검사는 엄격한 제조 표준을 준수하기 위해 측정된 프로파일을 CAD 모델과 비교하여 수행됩니다. 프로파일 1과 프로파일 2는 곡면 가공 부품에서 서로 다른 영역의 반경을 측정합니다. 프로파일 2의 높이 변화는 156mm 길이에 걸쳐 30µm로 원하는 ±125µm 공차 요건을 충족합니다. 

공차 한계값을 설정하면 분석 소프트웨어가 가공된 부품의 합격 여부를 자동으로 판단할 수 있습니다.

프로파일로미터를 이용한 기계 부품 검사

가공된 부품 표면의 거칠기와 균일성은 품질과 기능을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 그림 6은 표면 조도를 정량화하는 데 사용된 가공된 부품의 상위 스캔에서 추출한 표면 영역입니다. 평균 표면 거칠기(Sa)는 2.31µm로 계산되었습니다.

결론

이 연구에서는 고속 센서가 장착된 나노베아 HS2000 비접촉식 프로파일러가 치수 및 거칠기에 대한 포괄적인 표면 검사를 수행하는 방법을 보여주었습니다. 

고해상도 스캔을 통해 사용자는 가공된 부품의 세부적인 형태와 표면 특징을 측정하고 이를 CAD 모델과 정량적으로 비교할 수 있습니다. 또한 이 기기는 스크래치 및 균열을 포함한 모든 결함을 감지할 수 있습니다. 

고급 윤곽 분석은 가공된 부품이 설정된 사양을 충족하는지 여부를 판단할 뿐만 아니라 마모된 부품의 고장 메커니즘을 평가하는 데도 탁월한 도구로 사용됩니다.

여기에 표시된 데이터는 모든 나노베아 광학 프로파일러에 장착된 고급 분석 소프트웨어로 가능한 계산의 일부에 불과합니다.