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카테고리: 프로파일 측정 | 기하학 및 도형

 

휴대용 3D 프로파일로미터를 이용한 용접 표면 검사

용접 표면 검사

휴대용 3D 프로파일로미터 사용

작성자

크레이그 레싱

소개

일반적으로 육안 검사로 수행되는 특정 용접을 극도로 정밀하게 조사하는 것이 중요해질 수 있습니다. 정밀 분석이 필요한 특정 영역에는 후속 검사 절차에 관계없이 표면 균열, 다공성 및 미충진 크레이터가 포함됩니다. 치수/형상, 부피, 거칠기, 크기 등과 같은 용접 특성은 모두 중요한 평가를 위해 측정할 수 있습니다.

용접 표면 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

터치 프로브나 간섭계와 같은 다른 기술과 달리 NANOVEA는 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, 반사성, 확산성, 광택성, 거친 재질 등 모든 재료를 쉽게 측정합니다. NANOVEA 휴대용 프로파일로미터의 2D 및 2D 기능은 실험실과 현장 모두에서 전체 용접 표면 검사에 이상적인 장비입니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서 나노베아 JR25 휴대용 프로파일러는 용접의 표면 거칠기, 모양 및 부피뿐만 아니라 주변 영역을 측정하는 데 사용됩니다. 이 정보는 용접 및 용접 공정의 품질을 적절히 조사하는 데 중요한 정보를 제공할 수 있습니다.

나노베아

JR25

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테스트 결과

아래 이미지는 용접 및 주변 영역의 전체 3D 보기와 함께 용접의 표면 매개변수만 보여줍니다. 2D 단면 프로필은 아래와 같습니다.

샘플

위의 2D 단면 프로필을 3D에서 제거하면 용접의 치수 정보가 아래에서 계산됩니다. 아래는 용접에 대해서만 계산된 재료의 표면적과 부피입니다.

 HOLEPEAK
표면1.01 mm214.0mm2
볼륨8.799e-5 mm323.27 mm3
최대 깊이/높이0.0276 mm0.6195 mm
평균 깊이/높이 0.004024 mm 0.2298 mm

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 3D 비접촉 프로파일러가 용접 및 주변 표면의 중요한 특성을 정밀하게 특성화할 수 있는 방법을 보여주었습니다. 거칠기, 치수 및 부피로부터 품질 및 반복성에 대한 정량적 방법을 결정하거나 추가로 조사할 수 있습니다. 이 앱 노트의 예와 같은 샘플 용접은 사내 또는 현장 테스트를 위한 표준 탁상형 또는 휴대용 나노베아 프로파일러를 사용하여 쉽게 분석할 수 있습니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

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3D 프로파일 측정을 이용한 프랙토그래피 분석

프랙토그래피 분석

3D 프로파일 측정 사용

작성자

크레이그 레싱

소개

파면분석(Fractography)은 파손된 표면의 특징을 연구하는 것으로 역사적으로 현미경이나 SEM을 통해 조사되어 왔습니다. 피처의 크기에 따라 표면 분석을 위해 현미경(매크로 피처) 또는 SEM(나노 및 마이크로 피처)이 선택됩니다. 두 가지 모두 궁극적으로 파손 메커니즘 유형을 식별할 수 있습니다. 비록 효과적이긴 하지만 현미경은 명확한 한계를 가지고 있으며 원자 수준 분석을 제외한 대부분의 경우 SEM은 파손 표면 측정에 실용적이지 않으며 광범위한 사용 기능이 부족합니다. 광학 측정 기술의 발전으로 NANOVEA는 3D 비접촉 프로파일로미터 이제 거시적 규모의 2D 및 3D 표면 측정을 통해 나노를 제공할 수 있는 능력을 갖춘 최고의 장비로 간주됩니다.

골절 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

3D 비접촉 프로파일로미터는 SEM과 달리 최소한의 시료 준비만으로 거의 모든 표면과 시료 크기를 측정할 수 있으며, 수직/수평 치수도 SEM보다 우수합니다. 프로파일러를 사용하면 시료 반사율의 영향을 받지 않고 나노부터 매크로 범위의 특징을 한 번의 측정으로 캡처할 수 있습니다. 투명, 불투명, 반사, 확산, 광택, 거칠기 등 모든 재료를 쉽게 측정할 수 있습니다. 3D 비접촉 프로파일로미터는 광범위하고 사용자 친화적인 기능을 제공하여 SEM 비용의 일부로 표면 파괴 연구를 극대화할 수 있습니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서 나노베아 ST400은 강철 샘플의 파쇄 표면을 측정하는 데 사용됩니다. 이 연구에서는 표면의 3D 영역, 2D 프로파일 추출 및 표면 방향 맵을 소개합니다.

나노베아

ST400

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결과

상단 표면

3D 표면 텍스처 방향

등방성51.26%
첫 번째 방향123.2º
두 번째 방향116.3º
세 번째 방향0.1725º

이 추출을 통해 표면적, 부피, 거칠기 등을 자동으로 계산할 수 있습니다.

2D 프로파일 추출

결과

측면 표면

3D 표면 텍스처 방향

등방성15.55%
첫 번째 방향0.1617º
두 번째 방향110.5º
세 번째 방향171.5º

이 추출을 통해 표면적, 부피, 거칠기 등을 자동으로 계산할 수 있습니다.

2D 프로파일 추출

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아 ST400 3D 비접촉식 프로파일로미터가 어떻게 파손된 표면의 전체 형상(나노, 마이크로 및 매크로 특징)을 정밀하게 특성화할 수 있는지 보여주었습니다. 3D 영역에서 표면을 명확하게 식별하고 무한한 표면 계산 목록으로 하위 영역 또는 프로파일/단면을 빠르게 추출하고 분석할 수 있습니다. 통합된 AFM 모듈로 나노미터 이하의 표면 특징을 추가로 분석할 수 있습니다.

또한, 나노베아는 파단 표면을 움직일 수 없는 현장 연구에 특히 중요한 휴대용 버전을 프로파일로미터 라인업에 포함시켰습니다. 이처럼 광범위한 표면 측정 기능을 갖춘 단일 장비로 파단 표면 분석이 그 어느 때보다 쉽고 편리해졌습니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

라이브 채팅

트라이보미터를 사용한 폴리머 벨트 마모 및 마찰

폴리머 벨트

트라이보미터를 사용한 마모 및 마찰

작성자

DUANJIE LI, PhD

소개

벨트 드라이브는 동력을 전달하고 둘 이상의 회전축 사이의 상대적인 움직임을 추적합니다. 벨트 드라이브는 최소한의 유지보수로 간단하고 경제적인 솔루션으로 벅쏘, 제재소, 탈곡기, 사일로 블로어, 컨베이어 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 벨트 드라이브는 과부하로부터 기계를 보호할 뿐만 아니라 습기를 차단하고 진동을 차단할 수 있습니다.

마모 평가의 중요성 벨트 드라이브의 경우

벨트 구동 기계의 벨트는 마찰과 마모가 불가피합니다. 충분한 마찰은 미끄러짐 없이 효과적인 동력 전달을 보장하지만 과도한 마찰은 벨트를 빠르게 마모시킬 수 있습니다. 벨트 구동 작동 중에는 피로, 마모, 마찰 등 다양한 유형의 마모가 발생합니다. 벨트의 수명을 연장하고 벨트 수리 및 교체에 드는 비용과 시간을 절감하기 위해서는 벨트의 마모 성능을 신뢰성 있게 평가하여 벨트의 수명, 생산 효율성 및 응용 분야 성능을 개선하는 것이 바람직합니다. 벨트의 마찰 계수 및 마모율을 정확하게 측정하면 벨트 생산의 R&D 및 품질 관리가 용이해집니다.

고부하 공압 트라이보미터

측정 목표

이 연구에서는 다양한 표면 질감을 가진 벨트의 마모 거동을 시뮬레이션하여 비교했습니다. 나노베아 T2000 트라이보미터는 벨트의 마모 과정을 제어 및 모니터링하는 방식으로 시뮬레이션합니다.

나노베아

T2000

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테스트 절차

표면 거칠기와 질감이 다른 두 벨트의 마찰 계수, COF 및 내마모성을 다음과 같이 평가했습니다. 나노베아 고부하 트라이보미터 선형 왕복 마모 모듈을 사용합니다. Steel 440 볼(직경 10mm)을 카운터 재료로 사용했습니다. 통합된 측정기를 사용하여 표면 거칠기와 마모 트랙을 검사했습니다. 3D 비접촉 프로파일로미터. 마모율, K는 다음 공식을 사용하여 평가되었습니다. K=Vl(Fxs)여기서 V 는 착용한 볼륨입니다, F 는 정상 부하이고 s 는 슬라이딩 거리입니다.

 

이 연구에서는 매끄러운 스틸 440 볼을 예로 사용했으며, 실제 적용 상황을 시뮬레이션하기 위해 맞춤형 픽스처를 사용하여 모양과 표면 마감이 다른 모든 고체 소재를 적용할 수 있습니다.

결과 및 토론

텍스처 벨트 및 스무스 벨트의 표면 거칠기 Ra는 각각 33.5 및 8.7 um이며, 분석된 표면 프로파일에 따르면 나노베아 3D 비접촉식 광학 프로파일러. 서로 다른 하중에서 벨트의 마모 거동을 비교하기 위해 테스트한 두 벨트의 COF와 마모율을 각각 10N과 100N에서 측정했습니다.

그림 1 은 마모 테스트 중 벨트의 COF 변화를 보여줍니다. 텍스처가 다른 벨트는 상당히 다른 마모 거동을 보입니다. 흥미로운 점은 COF가 점진적으로 증가하는 런인 기간이 지나면 텍스처 벨트는 10N 및 100N의 하중을 사용하여 수행한 두 테스트 모두에서 ~0.5의 낮은 COF에 도달한다는 것입니다. 이에 비해 10N의 하중으로 테스트한 스무스 벨트는 COF가 안정될 때 ~1.4의 상당히 높은 COF를 나타내며 나머지 테스트 동안 이 값 이상을 유지한다는 것입니다. 100N의 하중을 가하여 테스트한 스무스 벨트는 강철 440 볼에 의해 빠르게 마모되어 큰 마모 트랙을 형성했습니다. 따라서 테스트는 220 회전에서 중단되었습니다.

그림 1: 다양한 하중에서 벨트의 COF의 진화.

그림 2는 100N에서 테스트 후 3D 마모 트랙 이미지를 비교한 것입니다. 나노베아 3D 비접촉식 프로파일로미터는 마모 트랙의 상세한 형태를 분석할 수 있는 도구를 제공하여 마모 메커니즘에 대한 근본적인 이해에 더 많은 통찰력을 제공합니다.

표 1: 마모 트랙 분석 결과.

그림 2:  두 벨트의 3D 보기
100N에서 테스트한 후

3D 마모 트랙 프로파일을 사용하면 표 1과 같이 고급 분석 소프트웨어에서 계산한 마모 트랙 부피를 직접 정확하게 측정할 수 있습니다. 220회전 마모 테스트에서 스무스 벨트는 600회전 마모 테스트 후 텍스처드 벨트의 마모 부피가 14.0mm3인 것에 비해 75.7mm3의 부피로 훨씬 더 크고 깊은 마모 트랙을 가집니다. 스틸 볼에 대한 스무스 벨트의 마찰이 훨씬 더 높기 때문에 텍스쳐드 벨트에 비해 마모율이 15배 더 높습니다.

 

텍스처 벨트와 스무스 벨트 사이의 이러한 급격한 COF 차이는 벨트와 스틸 볼 사이의 접촉 면적 크기와 관련이 있을 수 있으며, 이는 또한 다른 마모 성능으로 이어집니다. 그림 3은 광학 현미경으로 두 벨트의 마모 트랙을 보여줍니다. 마모 트랙 검사는 COF 진화에 대한 관찰과 일치합니다: 0.5의 낮은 COF를 유지하는 텍스처드 벨트는 10N의 하중에서 마모 테스트 후 마모 징후가 나타나지 않습니다. 스무스 벨트는 10N에서 작은 마모 트랙을 보여줍니다. 100N에서 수행한 마모 테스트는 텍스처드 벨트와 스무스 벨트 모두에서 상당히 큰 마모 트랙을 생성하며 다음 단락에서 설명하는 대로 3D 프로파일을 사용하여 마모율을 계산합니다.

그림 3:  광학 현미경으로 트랙을 착용합니다.

결론

이 연구에서는 벨트의 마찰 계수와 마모율을 잘 제어되고 정량적인 방식으로 평가할 수 있는 나노베아 T2000 트라이보미터의 성능을 보여주었습니다. 표면 텍스처는 벨트의 서비스 성능 중 마찰 및 내마모성에 중요한 역할을 합니다. 텍스처가 있는 벨트는 마찰 계수가 0.5 정도로 안정적이며 수명이 길기 때문에 공구 수리 또는 교체에 드는 시간과 비용을 절감할 수 있습니다. 이에 비해 매끄러운 벨트와 스틸 볼의 과도한 마찰은 벨트를 빠르게 마모시킵니다. 또한 벨트에 가해지는 하중은 벨트의 수명을 결정짓는 중요한 요소입니다. 과부하는 매우 높은 마찰을 발생시켜 벨트의 마모를 가속화합니다.

나노베아 T2000 트라이보미터는 ISO 및 ASTM을 준수하는 회전 및 선형 모드를 사용하여 정밀하고 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트를 제공하며, 고온 마모, 윤활 및 마찰 부식 모듈을 하나의 사전 통합된 시스템에서 옵션으로 사용할 수 있습니다. 나노베아의 타의 추종을 불허하는 범위는 얇거나 두꺼운, 연질 또는 경질 코팅, 필름 및 기판의 전체 범위의 마찰 특성을 측정하는 데 이상적인 솔루션입니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

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3D 프로파일 측정을 이용한 화석 미세 구조 분석

화석 미세 구조

3D 프로파일 측정 사용

작성자

DUANJIE LI, PhD

소개

화석은 고대 바다, 호수, 강 아래의 퇴적물에 묻혀 있던 식물, 동물, 기타 생물의 흔적이 보존된 유물입니다. 부드러운 신체 조직은 보통 사후에 부패하지만 딱딱한 껍질, 뼈, 치아는 화석화됩니다. 원래 껍질과 뼈의 광물 교체가 일어날 때 미세 구조 표면의 특징이 보존되는 경우가 많으며, 이를 통해 날씨의 진화와 화석의 형성 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

화석 검사를 위한 3D 비접촉식 프로파일로미터의 중요성

화석의 3D 프로파일을 통해 화석 샘플의 상세한 표면 특징을 더 가까운 각도에서 관찰할 수 있습니다. NANOVEA 프로파일로미터의 높은 해상도와 정확도는 육안으로는 식별할 수 없습니다. 프로파일로미터의 분석 소프트웨어는 이러한 고유한 표면에 적용할 수 있는 광범위한 연구를 제공합니다. NANOVEA는 터치 프로브와 같은 다른 기술과 달리 3D 비접촉 프로파일로미터 샘플을 건드리지 않고 표면 특징을 측정합니다. 이를 통해 특정 섬세한 화석 샘플의 실제 표면 특징을 보존할 수 있습니다. 또한 휴대용 모델인 Jr25 프로파일로미터를 사용하면 화석 현장에서 3D 측정이 가능하므로 발굴 후 화석 분석 및 보호가 상당히 용이해집니다.

측정 목표

이 연구에서는 두 개의 대표적인 화석 샘플의 표면을 측정하기 위해 나노베아 Jr25 프로파일로미터를 사용했습니다. 각 화석의 전체 표면을 스캔하고 분석하여 거칠기, 윤곽, 텍스처 방향 등 표면의 특징을 파악했습니다.

나노베아

Jr25

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브라키오포드 화석

이 보고서에서 소개하는 첫 번째 화석 샘플은 브라키오포드 화석으로, 위아래 표면에 딱딱한 '밸브'(껍질)가 있는 해양 동물에서 나온 화석입니다. 브라키오패드는 5억 5천만 년 전인 캄브리아기에 처음 등장했습니다.

스캔의 3D 보기는 그림 1에 표시되어 있고 가색 보기는 그림 2에 표시되어 있습니다. 

그림 1: 브라키오포드 화석 샘플의 3D 보기.

그림 2: 브라키오포드 화석 샘플의 가색 보기.

그런 다음 그림 3과 같이 브라키오포드 화석의 국부적인 표면 형태와 윤곽을 조사하기 위해 표면에서 전체적인 형태를 제거했습니다. 이제 브라키오포드 화석 샘플에서 특이한 발산 홈 텍스처를 관찰할 수 있습니다.

그림 3: 양식 제거 후 가색 보기 및 윤곽선 보기.

텍스처 영역에서 선 프로파일을 추출하여 화석 표면의 단면도를 그림 4에 표시합니다. 단차 높이 연구는 표면 특징의 정확한 치수를 측정합니다. 홈의 평균 폭은 ~0.38mm, 깊이는 ~0.25mm입니다.

그림 4: 텍스처링된 표면의 선 프로파일 및 스텝 높이 연구.

크리노이드 줄기 화석

두 번째 화석 샘플은 크리노이드 줄기 화석입니다. 크리노이드는 공룡보다 약 3억 년 전인 캄브리아기 중기 바다에 처음 등장했습니다. 

 

스캔의 3D 보기는 그림 5에 표시되어 있고 가색 보기는 그림 6에 표시되어 있습니다. 

그림 5: 크리노이드 화석 샘플의 3D 보기.

크리노이드 줄기 화석의 표면 질감 등방성 및 거칠기는 그림 7에서 분석됩니다. 

 이 화석은 90°에 가까운 각도에서 텍스처 방향이 선호되어 69%의 텍스처 등방성을 갖습니다.

그림 6: 의 가색 보기 크리노이드 줄기 샘플.

 

그림 7: 크리노이드 줄기 화석의 표면 텍스처 등방성 및 거칠기.

크리노이드 줄기 화석의 축 방향을 따른 2D 프로파일은 그림 8에 나와 있습니다. 

표면 텍스처의 피크 크기는 상당히 균일합니다.

그림 8: 크리노이드 줄기 화석의 2D 프로파일 분석.

결론

이 애플리케이션에서는 휴대용 비접촉식 프로파일로미터인 NANOVEA Jr25를 사용하여 브라키오포드 및 크리노이드 줄기 화석의 3D 표면 특징을 종합적으로 연구했습니다. 이 기기가 화석 샘플의 3D 형태를 정밀하게 특성화할 수 있음을 보여주었습니다. 그런 다음 샘플의 흥미로운 표면 특징과 질감을 추가로 분석합니다. 브라키오포드 샘플은 다양한 홈 텍스처를 가지고 있는 반면, 크리노이드 줄기 화석은 우선적인 텍스처 등방성을 보여줍니다. 상세하고 정밀한 3D 표면 스캔은 고생물학자와 지질학자가 생명의 진화와 화석의 형성을 연구하는 데 이상적인 도구로 입증되었습니다.

여기에 표시된 데이터는 분석 소프트웨어에서 사용할 수 있는 계산의 일부만을 나타냅니다. 나노베아 프로파일로미터는 반도체, 마이크로일렉트로닉스, 태양광, 광섬유, 자동차, 항공우주, 야금, 기계 가공, 코팅, 제약, 생의학, 환경 등 다양한 분야의 거의 모든 표면을 측정합니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

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스티로폼 표면 경계 측정 프로파일로메트리

표면 경계 측정

3D 프로파일 측정을 이용한 표면 경계 측정

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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.

나노베아

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. 

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

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나노베아의 프로파일로미터를 이용한 윤곽 측정

고무 트레드 윤곽 측정

고무 트레드 윤곽 측정

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고무 트레드 윤곽 측정

3D 광학 프로파일러 사용

고무 트레드 윤곽 측정 - 나노베아 프로파일러

작성자

안드레아 헤르만

소개

모든 재료와 마찬가지로 고무의 마찰 계수는 다음과 관련이 있습니다. 부분적으로는 표면 거칠기 때문입니다. 차량용 타이어는 노면과의 마찰력이 매우 중요합니다. 표면 거칠기와 타이어 트레드가 모두 중요한 역할을 합니다. 이 연구에서는 고무 표면과 트레드의 거칠기와 치수를 분석합니다.

* 샘플

중요성

3D 비접촉 프로파일 측정의

고무 연구용

터치 프로브나 간섭계와 같은 다른 기술과 달리 NANOVEA의 3D 비접촉식 광학 프로파일러 축 색수차를 사용하여 거의 모든 표면을 측정합니다. 

프로파일러 시스템의 개방형 스테이징은 다양한 시료 크기를 허용하며 시료 전처리가 전혀 필요하지 않습니다. 시료 반사율이나 흡수의 영향을 전혀 받지 않고 한 번의 스캔으로 나노부터 매크로 범위의 특징을 검출할 수 있습니다. 또한 이 프로파일러는 소프트웨어로 결과를 조작할 필요 없이 높은 표면 각도를 측정할 수 있는 고급 기능을 갖추고 있습니다.

투명, 불투명, 반사, 확산, 광택, 거칠기 등 모든 재료를 쉽게 측정할 수 있습니다. 나노베아 3D 비접촉 프로파일러의 측정 기술은 2D 및 3D 기능 결합의 장점과 함께 표면 연구를 극대화할 수 있는 이상적이고 광범위하며 사용자 친화적인 기능을 제공합니다.

측정 목표

이 애플리케이션에서는 나노베아 ST400을 소개합니다, 3D 비접촉식 광학 프로파일러 측정 고무 타이어의 표면과 트레드.

다음을 나타낼 수 있을 만큼 충분히 큰 샘플 표면적 전체 타이어 표면이 무작위로 선택되었습니다. 이 연구를 위해. 

고무의 특성을 정량화하기 위해 다음을 사용했습니다. 나노베아 울트라 3D 분석 소프트웨어로 윤곽선 치수, 깊이를 측정합니다, 표면의 거칠기 및 개발 면적입니다.

나노베아

ST400

분석: 타이어 트레드

트레드의 3D 보기 및 가색 보기는 3D 표면 디자인 매핑의 가치를 보여줍니다. 이 도구는 트레드의 크기와 모양을 다양한 각도에서 직접 관찰할 수 있는 간단한 도구를 제공합니다. 고급 윤곽 분석과 스텝 높이 분석은 샘플 모양과 디자인의 정확한 치수를 측정하는 데 매우 강력한 도구입니다.

고급 윤곽 분석

스텝 높이 분석

분석: 고무 표면

고무 표면은 내장된 소프트웨어 도구를 사용하여 다음 그림과 같이 다양한 방법으로 정량화할 수 있습니다. 표면 거칠기는 2.688 μm이고, 개발 면적 대 투영 면적은 9.410 mm² 대 8.997 mm²임을 확인할 수 있습니다. 이 정보를 통해 표면 마감과 다양한 고무 배합 또는 다양한 표면 마모 정도를 가진 고무의 견인력 사이의 관계를 조사할 수 있습니다.

결론

이 애플리케이션에서는 나노베아(NANOVEA) 3D 비접촉식 광학 프로파일러는 고무의 표면 거칠기와 트레드 치수를 정밀하게 특성화할 수 있습니다.

데이터에 따르면 표면 거칠기는 2.69µm, 개발 면적은 9.41mm², 투영 면적은 9mm²입니다. 고무 트레드의 다양한 치수와 반경은 다음과 같습니다. 도 측정됩니다.

이 연구에 제시된 정보는 트레드 디자인, 배합 또는 마모 정도가 다른 고무 타이어의 성능을 비교하는 데 사용할 수 있습니다. 여기에 표시된 데이터는 전체 데이터의 일부일 뿐입니다. Ultra 3D 분석 소프트웨어에서 계산할 수 있습니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

라이브 채팅
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.

나노베아

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.

 

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

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치과용 나사-치수-측정-3D-프로파일로미터 사용

치과용 공구: 치수 및 표면 거칠기 분석



소개

 

정확한 치수와 최적의 표면 거칠기를 갖는 것은 치과용 나사의 기능에 매우 중요합니다. 많은 치과용 나사 치수에는 반경, 각도, 거리, 계단 높이 등 높은 정밀도가 필요합니다. 미끄러지는 마찰을 최소화하기 위해 인체 내부에 삽입되는 의료 도구나 부품의 경우 국부적인 표면 거칠기를 이해하는 것도 매우 중요합니다.

 

 

차원 연구를 위한 비접촉 프로파일 측정

 

나노베아 3D 비접촉 프로파일러 유채색광 기반 기술을 사용하여 투명, 불투명, 반사, 확산, 광택 또는 거친 재료 표면을 측정합니다. 터치 프로브 기술과 달리 비접촉 기술은 좁은 영역 내부를 측정할 수 있으며 팁이 부드러운 플라스틱 재료를 눌렀을 때 발생하는 변형으로 인해 본질적인 오류가 추가되지 않습니다. 또한 색광 기반 기술은 초점 변형 기술에 비해 뛰어난 측면 및 높이 정확도를 제공합니다. Nanovea Profilers는 스티칭 없이 직접 큰 표면을 스캔하고 몇 초 안에 부품 길이의 프로파일을 생성할 수 있습니다. 결과를 조작하는 복잡한 알고리즘 없이 표면을 측정하는 프로파일러의 기능으로 인해 나노부터 매크로 범위의 표면 특징과 높은 표면 각도를 측정할 수 있습니다.

 

 

측정 목표

 

이 응용 분야에서는 Nanovea ST400 광학 프로파일러를 사용하여 단일 측정으로 평면 및 나사산 형상을 따라 치과용 나사를 측정했습니다. 평평한 면적으로부터 표면 거칠기를 계산하고 나사산 형상의 다양한 치수를 결정했습니다.

 

치과용 나사 품질 관리

치과용 나사 샘플을 분석한 결과 나노베아 광학 프로파일러.

 

치과용 나사 샘플이 분석되었습니다.

 

결과

 

3D 표면

치과용 나사의 3D 보기 및 가색상 보기에는 나사산이 양쪽에서 시작되는 평평한 영역이 표시됩니다. 이는 사용자에게 다양한 각도에서 나사의 형태를 직접 관찰할 수 있는 간단한 도구를 제공합니다. 표면 거칠기를 측정하기 위해 전체 스캔에서 평평한 영역을 추출했습니다.

 

 

2D 표면 분석

나사의 단면도를 표시하기 위해 표면에서 선 프로파일을 추출할 수도 있습니다. 윤곽 분석 및 계단 높이 연구를 사용하여 나사의 특정 위치에서 정확한 치수를 측정했습니다.

 

 

결론

 

이 응용 프로그램에서는 단일 스캔으로 국소 표면 거칠기를 정확하게 계산하고 큰 차원 특징을 측정하는 Nanovea 3D 비접촉 프로파일러의 기능을 선보였습니다.

데이터는 0.9637μm의 국부적인 표면 거칠기를 보여줍니다. 나사산 사이의 나사 반경은 1.729mm로 나타났으며, 나사산의 평균 높이는 0.413mm로 나타났다. 나사산 사이의 평균 각도는 61.3°로 결정되었습니다.

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

 

작성자
Duanjie Li 박사, Jonathan Thomas, Pierre Leroux

표면 처리된 구리선의 마모 및 스크래치 평가

구리선의 마모 및 스크래치 평가의 중요성

구리는 전자석과 전신이 발명된 이래 전기 배선에 사용된 오랜 역사를 가지고 있습니다. 구리선은 내식성, 납땜성, 최대 150°C의 고온에서의 성능 덕분에 패널, 계량기, 컴퓨터, 업무용 기계 및 가전제품과 같은 다양한 전자 장비에 적용됩니다. 채굴된 구리의 약 절반이 전선 및 케이블 도체 제조에 사용됩니다.

구리선 표면 품질은 애플리케이션 서비스 성능과 수명에 매우 중요합니다. 전선의 미세한 결함은 과도한 마모, 균열 시작 및 전파, 전도도 감소, 납땜성 부적합으로 이어질 수 있습니다. 구리선의 적절한 표면 처리는 와이어 드로잉 중에 발생하는 표면 결함을 제거하여 부식, 스크래치 및 내마모성을 개선합니다. 구리선을 사용하는 많은 항공우주 애플리케이션은 예기치 않은 장비 고장을 방지하기 위해 제어된 동작이 필요합니다. 구리선 표면의 내마모성과 내스크래치성을 적절히 평가하기 위해서는 정량화되고 신뢰할 수 있는 측정이 필요합니다.

 
 

 

측정 목표

이 애플리케이션에서는 다양한 구리선 표면 처리의 제어된 마모 프로세스를 시뮬레이션합니다. 스크래치 테스트 처리된 표면층에 파손을 일으키는 데 필요한 하중을 측정합니다. 이번 연구에서는 Nanovea를 소개합니다. 트라이보미터 그리고 기계 테스터 전선의 평가 및 품질 관리를 위한 이상적인 도구입니다.

 

 

테스트 절차 및 방법

구리 와이어(와이어 A 및 와이어 B)에 대한 두 가지 다른 표면 처리의 마찰 계수(COF)와 내마모성은 선형 왕복 마모 모듈을 사용하는 Nanovea 마찰계로 평가되었습니다. Al2O₃ 볼(직경 6mm)이 이 응용 분야에 사용되는 카운터 재료입니다. 마모 트랙은 Nanovea를 사용하여 검사되었습니다. 3D 비접촉 프로파일로미터. 테스트 매개변수는 표 1에 요약되어 있습니다.

이 연구에서는 카운터 재료로 매끄러운 Al₂O₃ 볼을 예로 사용했습니다. 실제 적용 상황을 시뮬레이션하기 위해 맞춤형 픽스처를 사용하여 모양과 표면 마감이 다른 모든 고체 소재를 적용할 수 있습니다.

 

 

로크웰 C 다이아몬드 스타일러스(반경 100μm)가 장착된 나노베아의 기계식 테스터는 마이크로 스크래치 모드를 사용하여 코팅된 전선에 대해 프로그레시브 하중 스크래치 테스트를 수행했습니다. 스크래치 테스트 파라미터와 팁 형상은 표 2에 나와 있습니다.
 

 

 

 

결과 및 토론

구리선의 마모:

그림 2는 마모 테스트 중 구리선의 COF 변화를 보여줍니다. 와이어 A는 마모 테스트 내내 ~0.4의 안정적인 COF를 보이는 반면, 와이어 B는 처음 100회전 동안 ~0.35의 COF를 보이다가 점차 ~0.4까지 증가합니다.

 

그림 3은 테스트 후 구리선의 마모 트랙을 비교한 것입니다. 나노비아의 3D 비접촉식 프로파일로미터는 마모 트랙의 세부적인 형태에 대한 탁월한 분석을 제공했습니다. 마모 메커니즘에 대한 근본적인 이해를 제공함으로써 마모 트랙의 양을 직접적이고 정확하게 측정할 수 있습니다. 와이어 B의 표면은 600회 회전 마모 테스트 후 상당한 마모 트랙 손상을 입었습니다. 프로파일로미터 3D 뷰는 와이어 B의 표면 처리층이 완전히 제거되어 마모 과정이 상당히 빨라진 것을 보여줍니다. 이로 인해 구리 기판이 노출된 와이어 B에 평평한 마모 트랙이 남았습니다. 이로 인해 B 와이어가 사용되는 전기 장비의 수명이 크게 단축될 수 있습니다. 이에 비해 전선 A는 표면에 얕은 마모 트랙이 나타나 비교적 가벼운 마모를 보였습니다. 전선 A의 표면 처리된 층은 동일한 조건에서 전선 B의 층처럼 제거되지 않았습니다.

구리선 표면의 스크래치 방지:

그림 4는 테스트 후 전선의 스크래치 트랙을 보여줍니다. 전선 A의 보호층은 매우 우수한 스크래치 저항성을 보여줍니다. 이 전선은 ~12.6N의 하중에서 박리된 반면, B 전선의 보호층은 ~1.0N의 하중에서 박리되었습니다. 이러한 전선의 스크래치 저항성에 대한 상당한 차이는 전선 A의 내마모성이 상당히 향상된 마모 성능에 영향을 미칩니다. 그림 5에 표시된 스크래치 테스트 중 정상 힘, COF 및 깊이의 변화는 테스트 중 코팅 실패에 대한 더 많은 통찰력을 제공합니다.

결론

이 대조 연구에서는 표면 처리된 구리선의 내마모성을 정량적으로 평가하는 나노베아의 트라이보미터와 구리선의 스크래치 저항성을 신뢰성 있게 평가하는 나노베아의 기계식 테스터를 선보였습니다. 와이어 표면 처리는 와이어의 수명 동안 트라이보-기계적 특성에 중요한 역할을 합니다. 와이어 A의 적절한 표면 처리는 거친 환경에서 전선의 성능과 수명에 중요한 마모 및 긁힘 저항성을 크게 향상시킵니다.

나노베아의 트라이보미터는 ISO 및 ASTM을 준수하는 회전 및 선형 모드를 사용하여 정밀하고 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트를 제공하며, 하나의 사전 통합된 시스템에서 고온 마모, 윤활 및 트리보 부식 모듈을 옵션으로 사용할 수 있습니다. 나노비아의 독보적인 제품군은 얇거나 두꺼운, 연질 또는 경질 코팅, 필름 및 기판의 모든 마찰 특성을 측정하는 데 이상적인 솔루션입니다.

이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

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비접촉 프로파일 측정을 통한 1페니의 3D 표면 분석

동전에 대한 비접촉 프로파일 측정의 중요성

화폐는 상품이나 서비스와 거래되기 때문에 현대 사회에서 매우 높은 가치를 지니고 있습니다. 동전과 종이 지폐 화폐는 많은 사람들의 손에 유통됩니다. 물리적 통화의 지속적인 이동은 표면 변형을 만듭니다. 나노베아의 3D 프로파일 미터 다양한 연도에 주조된 동전의 지형을 스캔하여 표면 차이를 조사합니다.

동전의 특징은 공통된 물건이기 때문에 일반 대중이 쉽게 알아볼 수 있습니다. 1페니는 Nanovea의 고급 표면 분석 소프트웨어인 Mountains 3D의 장점을 소개하는 데 이상적입니다. 3D 프로파일로미터로 수집된 표면 데이터를 사용하면 표면 빼기 및 2D 윤곽 추출을 통해 복잡한 형상에 대한 높은 수준의 분석이 가능합니다. 제어된 마스크, 스탬프 또는 몰드를 사용한 표면 추출은 제조 공정의 품질을 비교하는 반면, 윤곽선 추출은 치수 분석을 통해 공차를 식별합니다. Nanovea의 3D 프로파일로미터 및 Mountains 3D 소프트웨어는 동전과 같이 겉으로는 단순해 보이는 물체의 미크론 미만 지형을 조사합니다.



측정 목표

나노비아의 고속 라인 센서를 사용하여 5페니의 전체 윗면을 스캔했습니다. 각 페니의 내부 및 외부 반경은 마운틴 고급 분석 소프트웨어를 사용하여 측정했습니다. 관심 영역의 각 페니 표면에서 직접 표면 감산을 통해 표면 변형을 정량화했습니다.

 



결과 및 토론

3D 표면

나노베아 HS2000 프로파일로미터는 10um x 10um 스텝 크기로 20mm x 20mm 영역에서 4백만 개의 포인트를 스캔하여 동전 표면을 획득하는 데 24초밖에 걸리지 않았습니다. 아래는 스캔의 높이 맵과 3D 시각화입니다. 3D 보기는 눈으로 감지할 수 없는 작은 디테일까지 포착하는 고속 센서의 능력을 보여줍니다. 동전 표면 전체에 작은 스크래치가 많이 보입니다. 3D 보기에서 보이는 동전의 질감과 거칠기를 조사합니다.

 










차원 분석

페니의 윤곽을 추출하고 치수 분석을 통해 가장자리 피처의 내경과 외경을 얻었습니다. 외경은 평균 9.500mm ± 0.024, 내경은 평균 8.960mm ± 0.032였습니다. 2D 및 3D 데이터 소스에서 마운틴 3D가 수행할 수 있는 추가 치수 분석은 거리 측정, 단차 높이, 평탄도 및 각도 계산입니다.







표면 빼기

그림 5는 표면 차감 분석의 관심 영역을 보여줍니다. 2007년 페니는 4개의 오래된 페니에 대한 기준 표면으로 사용되었습니다. 2007년 동전 표면에서 표면 빼기는 구멍/피크가 있는 동전 간의 차이를 보여줍니다. 총 표면 부피 차이는 구멍/피크의 부피를 더하여 얻습니다. RMS 오차는 페니 표면이 서로 얼마나 밀접하게 일치하는지를 나타냅니다.


 









결론





나노비아의 고속 HS2000L은 서로 다른 해에 주조된 5페니 동전 5개를 스캔했습니다. 마운틴 3D 소프트웨어는 윤곽 추출, 치수 분석 및 표면 감산을 사용하여 각 동전의 표면을 비교했습니다. 이 분석은 동전 사이의 내부 및 외부 반경을 명확하게 정의하는 동시에 표면 특징 차이를 직접 비교합니다. 나노미터 수준의 해상도로 모든 표면을 측정할 수 있는 나노베아 3D 프로파일로미터의 기능과 마운틴 3D 분석 기능을 결합하면 연구 및 품질 관리 분야에서 활용할 수 있는 응용 분야는 무궁무진합니다.

 


이제 애플리케이션에 대해 이야기해 보겠습니다.

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