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Categoria: Profilometria | Altura e Espessura dos degraus

 

Topografia de superfície de fibra de vidro usando perfilometria 3D

TOPOGRAFIA DE SUPERFÍCIE EM FIBRA DE VIDRO

USANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

CRAIG LEISING

INTRODUÇÃO

A fibra de vidro é um material feito de fibras de vidro extremamente finas. É usado como um agente de reforço para muitos produtos de polímero; o material composto resultante, propriamente conhecido como polímero reforçado com fibra de vidro (PRFV) ou plástico reforçado com fibra de vidro (PRG), é chamado de "fibra de vidro" no uso popular.

IMPORTÂNCIA DA INSPEÇÃO METROLÓGICA DE SUPERFÍCIE PARA O CONTROLE DE QUALIDADE

Embora existam muitos usos para o reforço de fibra de vidro, na maioria das aplicações é crucial que eles sejam tão fortes quanto possível. Os compósitos de fibra de vidro têm uma das maiores relações de resistência a peso disponíveis e em alguns casos, libra por libra é mais forte do que o aço. Além da alta resistência, também é importante ter a menor área de superfície exposta possível. Grandes superfícies de fibra de vidro podem tornar a estrutura mais vulnerável ao ataque químico e possivelmente à expansão do material. Portanto, a inspeção de superfície é fundamental para o controle de qualidade da produção.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, o NANOVEA ST400 é usado para medir uma superfície composta de fibra de vidro para rugosidade e planicidade. Ao quantificar estas características de superfície é possível criar ou otimizar um material composto de fibra de vidro mais forte e mais duradouro.

NANOVEA

ST400

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PARÂMETROS DE MEDIÇÃO

PROBE 1 mm
TAXA DE AQUISIÇÃO300 Hz
AVALIAÇÃO1
SUPERFÍCIE MEDIDA5 mm x 2 mm
TAMANHO DE PASSO5 µm x 5 µm
MODELO DE SCANNINGVelocidade constante

ESPECIFICAÇÕES DA SONDA

MEDIÇÃO RANGE1 mm
RESOLUÇÃO Z 25 nm
Z ACCURACIA200 nm
RESOLUÇÃO LATERAL 2 μm

RESULTADOS

FALSA VISÃO COLORIDA

Superfície plana em 3D

Rugosidade da superfície 3D

Sa15.716 μmAltura média aritmética
Sq19.905 μmAltura Média Quadrada da Raiz
Sp116,74 μmAltura máxima de pico
Sv136,09 μmAltura máxima do poço
Sz252,83 μmAltura máxima
Ssk0.556Skewness
Ssu3.654Curtose

CONCLUSÃO

Conforme mostrado nos resultados, o NANOVEA ST400 Optical analisador foi capaz de medir com precisão a rugosidade e planicidade da superfície do compósito de fibra de vidro. Os dados podem ser medidos em vários lotes de compósitos de fibra e/ou em um determinado período de tempo para fornecer informações cruciais sobre diferentes processos de fabricação de fibra de vidro e como eles reagem ao longo do tempo. Assim, o ST400 é uma opção viável para fortalecer o processo de controle de qualidade de materiais compósitos de fibra de vidro.

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Medição de contorno usando o Profilômetro da NANOVEA

Medição do contorno da banda de borracha

Medição do contorno da banda de borracha

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MEDIÇÃO DO CONTORNO DO PISO DE BORRACHA

USANDO O PERFIL ÓPTICO 3D

Medição do contorno da banda de borracha - NANOVEA Profiler

Preparado por

ANDREA HERRMANN

INTRODUÇÃO

Como todos os materiais, o coeficiente de atrito da borracha está relacionado em parte à rugosidade de sua superfície. Em aplicações de pneus de veículos, a tração com a estrada é muito importante. A aspereza da superfície e as marcas dos pneus desempenham um papel nisso. Neste estudo, são analisadas a superfície da borracha e a rugosidade e as dimensões da banda de rodagem.

* A AMOSTRA

IMPORTÂNCIA

DE PROFILOMETRIA 3D SEM CONTATO

PARA ESTUDOS DE BORRACHA

Ao contrário de outras técnicas, como sondas de toque ou interferometria, o NANOVEA Perfiladores ópticos 3D sem contato use o cromatismo axial para medir praticamente qualquer superfície. 

O sistema Profiler permite uma grande variedade de tamanhos de amostra e requer preparação de amostra zero. As características de nano através de macro range podem ser detectadas durante uma única varredura com influência zero da refletividade ou absorção da amostra. Além disso, estes profilers têm a capacidade avançada de medir ângulos de superfície elevados sem exigir a manipulação dos resultados por software.

Mede facilmente qualquer material: transparente, opaco, especular, difusivo, polido, rugoso, etc. A técnica de medição dos Perfis sem contato NANOVEA 3D proporciona uma capacidade ideal, ampla e de fácil utilização para maximizar os estudos de superfície juntamente com os benefícios da capacidade combinada 2D e 3D.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, mostramos o NANOVEA ST400, um Perfilador Óptico de medição 3D sem contato a superfície e os degraus de um pneu de borracha.

Uma área de superfície de amostra suficientemente grande para representar toda a superfície do pneu foi selecionada ao acaso para este estudo. 

Para quantificar as características da borracha, utilizamos o software de análise NANOVEA Ultra 3D para medir as dimensões de contorno, profundidade, rugosidade e área desenvolvida da superfície.

NANOVEA

ST400

ANÁLISE: VIAGEM PNEUMÁTICA

A vista 3D e a falsa vista colorida dos degraus mostram o valor do mapeamento de desenhos de superfície 3D. Fornece aos usuários uma ferramenta simples para observar diretamente o tamanho e a forma das bandas de rodagem a partir de diferentes ângulos. A Análise Avançada de Contorno e a Análise de Altura por Passos são ambas ferramentas extremamente poderosas para medir dimensões precisas de formas e desenhos de amostras.

ANÁLISE AVANÇADA DE CONTORNO

ANÁLISE DA ALTURA DOS DEGRAUS

ANÁLISE: SUPERFÍCIE DE RUBRICAS

A superfície de borracha pode ser quantificada de inúmeras maneiras usando ferramentas de software embutidas, como mostrado nas figuras a seguir como exemplos. Pode-se observar que a rugosidade da superfície é de 2.688 μm, e a área desenvolvida vs. área projetada é de 9.410 mm² vs. 8.997 mm². Esta informação nos permite examinar a relação entre o acabamento superficial e a tração de diferentes formulações de borracha ou mesmo de borracha com graus variados de desgaste superficial.

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como a NANOVEA O Profiler Óptico 3D Sem Contato pode caracterizar com precisão a rugosidade da superfície e as dimensões do piso de borracha.

Os dados mostram uma rugosidade de superfície de 2,69 µm e uma área desenvolvida de 9,41 mm² com uma área projetada de 9 mm². Várias dimensões e raios dos degraus de borracha foram medida também.

As informações apresentadas neste estudo podem ser utilizadas para comparar o desempenho dos pneus de borracha com diferentes designs de banda de rodagem, formulações ou graus variáveis de desgaste. Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte do cálculos disponíveis no software de análise Ultra 3D.

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Análise de superfície de escamas de peixe usando perfilador ótico 3D

Análise de superfície de escamas de peixe usando perfilador ótico 3D

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ANÁLISE DE SUPERFÍCIE DE ESCAMAS DE PEIXE

usando o PERFIL ÓPTICO 3D

Perfilômetro de escamas de peixe

Preparado por

Andrea Novitsky

INTRODUÇÃO

A morfologia, padrões e outras características de uma escama de peixe são estudadas usando o NANOVEA Perfilador óptico 3D sem contato. A natureza delicada desta amostra biológica, juntamente com as suas ranhuras muito pequenas e em ângulo elevado, também realçam a importância da técnica sem contacto do perfilador. Os sulcos na escama são chamados de circuli, e podem ser estudados para estimar a idade dos peixes, e até mesmo distinguir períodos de diferentes taxas de crescimento, semelhantes aos anéis de uma árvore. Esta é uma informação muito importante para a gestão das populações de peixes selvagens, a fim de evitar a sobrepesca.

Importância da Profilometria 3D Sem Contato para ESTUDOS BIOLÓGICOS

Ao contrário de outras técnicas, tais como sondas de toque ou interferometria, o Profiler Óptico 3D sem contato, utilizando cromatismo axial, pode medir praticamente qualquer superfície. Os tamanhos das amostras podem variar muito devido ao estadiamento aberto e não há necessidade de preparação de amostras. As características de nano através de macro range são obtidas durante uma medição de perfil de superfície com influência zero da refletividade ou absorção da amostra. O instrumento oferece uma capacidade avançada de medir ângulos de superfície elevados sem manipulação dos resultados por software. Qualquer material pode ser facilmente medido, seja transparente, opaco, especular, difusivo, polido ou rugoso. A técnica fornece uma capacidade ideal, ampla e amigável para maximizar os estudos de superfície, juntamente com os benefícios das capacidades combinadas 2D e 3D.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, mostramos o NANOVEA ST400, um Profiler 3D sem contato com um sensor de alta velocidade, fornecendo uma análise abrangente da superfície de uma escala.

O instrumento tem sido usado para escanear toda a amostra, juntamente com uma varredura de maior resolução da área central. A rugosidade da superfície externa e interna da escala também foi medida para comparação.

NANOVEA

ST400

Caracterização da superfície 3D e 2D da escala externa

A 3D View e a False Color View da escala externa mostram uma estrutura complexa semelhante a uma impressão digital ou os anéis de uma árvore. Isto proporciona aos usuários uma ferramenta simples para observar diretamente a caracterização da superfície da escala a partir de diferentes ângulos. Várias outras medidas da escala externa são mostradas juntamente com a comparação dos lados externo e interno da escala.

Escala de Peixe Scan 3D View Profilometer
Profilômetro de Escala de Peixe de Volume 3D
Profiler Óptico 3D de Escala de Peixe em Altura

COMPARAÇÃO DE RUGOSIDADE DE SUPERFÍCIE

Escala de Peixe Profilômetro 3D Scanning

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos como o NANOVEA 3D Non-Contact Optical Profiler pode caracterizar uma balança de peixe de diversas maneiras. 

As superfícies externas e internas da escala podem ser facilmente distinguidas apenas pela rugosidade superficial, com valores de rugosidade de 15.92μm e 1.56μm respectivamente. Além disso, informações precisas e precisas podem ser aprendidas sobre uma balança de peixe através da análise das ranhuras, ou circuli, na superfície externa da balança. A distância das faixas de circuli do foco central foi medida, e a altura do circuli também foi encontrada aproximadamente 58μm em média alta. 

Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte dos cálculos disponíveis no software de análise.

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Topografia da Lente Fresnel

FRESNEL LENS

DIMENSÕES UTILIZANDO A PROFILOMETRIA 3D

Preparado por

Duanjie Li & Benjamin Mell

INTRODUÇÃO

Uma lente é um dispositivo óptico de simetria axial que transmite e refrai a luz. Uma lente simples consiste em um único componente óptico para convergir ou divergir a luz. Mesmo que as superfícies esféricas não tenham a forma ideal para fazer uma lente, elas são freqüentemente usadas como a forma mais simples para a qual o vidro pode ser retificado e polido.

Uma lente Fresnel consiste de uma série de anéis concêntricos, que são partes finas de uma lente simples com uma largura tão pequena quanto alguns milésimos de polegada. As lentes Fresnel contêm uma abertura grande e uma distância focal curta, com um desenho compacto que reduz o peso e o volume do material necessário, em comparação com as lentes convencionais com as mesmas propriedades ópticas. Uma quantidade muito pequena de luz é perdida por absorção devido à fina geometria da lente Fresnel.

IMPORTÂNCIA DA PROFILOMETRIA 3D SEM CONTATO PARA A INSPEÇÃO DE LENTES FRESNEL

As lentes Fresnel são amplamente empregadas na indústria automotiva, faróis, energia solar e sistemas ópticos de pouso para porta-aviões. Moldar ou estampar as lentes em plástico transparente pode tornar sua produção econômica. A qualidade do serviço das lentes Fresnel depende principalmente da precisão e da qualidade da superfície do seu anel concêntrico. Ao contrário de uma técnica de sonda de toque, NANOVEA Perfis ópticos realize medições de superfície 3D sem tocar na superfície, evitando o risco de fazer novos arranhões. A técnica Luz Cromática é ideal para digitalização precisa de formas complexas, como lentes de diferentes geometrias.

ESQUEMA DE LENTES FRESNEL

As lentes Fresnel de plástico transparente podem ser fabricadas por moldagem ou estampagem. Um controle de qualidade preciso e eficiente é fundamental para revelar moldes ou carimbos defeituosos na produção. Ao medir a altura e o passo dos anéis concêntricos, as variações de produção podem ser detectadas comparando-se os valores medidos com os valores de especificação dados pelo fabricante da lente.

A medição precisa do perfil da lente garante que os moldes ou carimbos sejam usinados corretamente para atender às especificações do fabricante. Além disso, o carimbo pode desgastar-se progressivamente com o tempo, fazendo com que ele perca sua forma inicial. O desvio consistente da especificação do fabricante da lente é uma indicação positiva de que o molde precisa ser substituído.

OBJETIVO DA MEDIÇÃO

Nesta aplicação, mostramos o NANOVEA ST400, um Profiler 3D sem contato com um sensor de alta velocidade, fornecendo uma análise abrangente do perfil 3D de um componente óptico de uma forma complexa.

NANOVEA

ST400

A lente acrílica Fresnel de 2,3" x 2,3" utilizada para este estudo consiste em 

uma série de anéis concêntricos e um complexo perfil de seção transversal serrilhada. 

Tem uma distância focal de 1,5", diâmetro efetivo de 2,0", 

125 ranhuras por polegada, e um índice de refração de 1,49.

A varredura NANOVEA ST400 da lente Fresnel mostra um aumento perceptível da altura dos anéis concêntricos, deslocando-se para fora do centro.

COR FALSA 2D

Representação em altura

VISÃO 3D

PERFIL EXTRAÍDO

PEAK & VALLEY

Análise Dimensional do Perfil

CONCLUSÃO

Nesta aplicação, mostramos que o NANOVEA ST400 Profiler Óptico sem contato mede com precisão a topografia de superfície das lentes Fresnel. 

A dimensão da altura e do passo pode ser determinada com precisão a partir do complexo perfil serrilhado usando o software de análise NANOVEA. Os usuários podem inspecionar efetivamente a qualidade dos moldes ou carimbos de produção comparando a altura do anel e as dimensões do passo das lentes fabricadas com a especificação ideal do anel.

Os dados mostrados aqui representam apenas uma parte dos cálculos disponíveis no software de análise. 

Os Perfiladores Ópticos NANOVEA medem praticamente qualquer superfície em campos incluindo Semicondutores, Microeletrônica, Solar, Fibra Óptica, Automotiva, Aeroespacial, Metalúrgica, Usinagem, Revestimentos, Farmacêutica, Biomédica, Ambiental e muitos outros.

 

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Entendendo as falhas no revestimento usando o teste de arranhões

Introdução:

A engenharia de superfície de materiais desempenha um papel significativo em uma variedade de aplicações funcionais, desde a aparência decorativa até a proteção dos substratos contra o desgaste, corrosão e outras formas de ataques. Um fator importante e primordial que determina a qualidade e a vida útil dos revestimentos é sua resistência coesiva e adesiva.

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Rugosidade da superfície e características de uma célula solar

Importância dos testes de painéis solares

A maximização da absorção de energia de uma célula solar é fundamental para a sobrevivência da tecnologia como um recurso renovável. As múltiplas camadas de revestimento e proteção de vidro permitem a absorção, transmissão e reflexão da luz que é necessária para que as células fotovoltaicas funcionem. Considerando que a maioria das células solares de consumo operam com eficiência de 15-18%, a otimização de sua produção de energia é uma batalha contínua.


Estudos demonstraram que a rugosidade da superfície desempenha um papel fundamental na reflexão da luz. A camada inicial de vidro deve ser o mais lisa possível para atenuar a reflexão da luz, mas as camadas subsequentes não seguem essa diretriz. É necessário um grau de rugosidade na interface de cada revestimento para aumentar a possibilidade de dispersão da luz em suas respectivas zonas de depleção e aumentar a absorção da luz na célula1. A otimização da rugosidade da superfície nessas regiões permite que a célula solar opere da melhor forma possível e, com o sensor de alta velocidade HS2000 da Nanovea, a medição da rugosidade da superfície pode ser feita de forma rápida e precisa.



Objetivo da medição

Neste estudo, mostraremos os recursos da Nanovea Profilômetro HS2000 com sensor de alta velocidade, medindo a rugosidade da superfície e as características geométricas de uma célula fotovoltaica. Para esta demonstração, será medida uma célula solar monocristalina sem proteção de vidro, mas a metodologia pode ser usada para várias outras aplicações.




Procedimento e procedimentos de teste

Os parâmetros de teste a seguir foram usados para medir a superfície da célula solar.




Resultados e Discussão

A figura abaixo mostra a falsa visão 2D da célula solar e uma área de extração da superfície com seus respectivos parâmetros de altura. Um filtro Gaussiano foi aplicado em ambas as superfícies e um índice mais agressivo foi usado para aplanar a área extraída. Isto exclui forma (ou ondulação) maior do que o índice de corte, deixando para trás características que representam a rugosidade da célula solar.











Um perfil foi tomado perpendicularmente à orientação das linhas de grade para medir suas características geométricas, que é mostrado abaixo. A largura da linha de grade, a altura do degrau e o passo podem ser medidos para qualquer local específico na célula solar.









Conclusão





Neste estudo pudemos mostrar a capacidade do Sensor de Linha HS2000 da Nanovea de medir a rugosidade superficial e as características de uma célula fotovoltaica monocristalina. Com a capacidade de automatizar medições precisas de múltiplas amostras e estabelecer limites de falhas, o sensor da linha HS2000 da Nanovea é a escolha perfeita para inspeções de controle de qualidade.

Referência

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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Desgaste Rotativo ou Linear e COF? (Um estudo abrangente usando o Nanovea Tribometer)

Desgaste é o processo de remoção e deformação do material em uma superfície como resultado da ação mecânica da superfície oposta. É influenciado por uma variedade de fatores, incluindo deslizamento unidirecional, rolamento, velocidade, temperatura e muitos outros. O estudo do desgaste, tribologia, abrange muitas disciplinas, desde física e química até engenharia mecânica e ciência dos materiais. A natureza complexa do desgaste requer estudos isolados sobre mecanismos ou processos de desgaste específicos, como desgaste adesivo, desgaste abrasivo, fadiga superficial, desgaste por atrito e desgaste erosivo. No entanto, o “Desgaste Industrial” geralmente envolve múltiplos mecanismos de desgaste que ocorrem em sinergia.

Os testes de desgaste linear alternativo e rotativo (pino no disco) são duas configurações amplamente utilizadas em conformidade com ASTM para medir comportamentos de desgaste por deslizamento de materiais. Como o valor da taxa de desgaste de qualquer método de teste de desgaste é frequentemente usado para prever a classificação relativa das combinações de materiais, é extremamente importante confirmar a repetibilidade da taxa de desgaste medida usando diferentes configurações de teste. Isso permite que os usuários considerem cuidadosamente o valor da taxa de desgaste relatado na literatura, o que é fundamental para a compreensão das características tribológicas dos materiais.

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Portabilidade e Flexibilidade do Perfilômetro 3D sem contato Jr25

Compreender e quantificar a superfície de uma amostra é crucial para muitas aplicações, incluindo controle de qualidade e pesquisa. Para estudar superfícies, perfilômetros são frequentemente usados para digitalizar e gerar imagens de amostras. Um grande problema com instrumentos de perfilometria convencionais é a incapacidade de acomodar amostras não convencionais. Dificuldades na medição de amostras não convencionais podem ocorrer devido ao tamanho da amostra, geometria, incapacidade de mover a amostra ou outras preparações de amostra inconvenientes. Portátil da Nanovea Perfilômetros 3D sem contato, a série JR, é capaz de resolver a maioria desses problemas com sua capacidade de digitalizar superfícies de amostras de vários ângulos e sua portabilidade.

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Altura do degrau de vidro de 500nm: Precisão Extrema com Profilometria Sem Contato

A caracterização da superfície é um tema atual que está sendo intensamente estudado. As superfícies dos materiais são importantes, pois são as regiões onde ocorrem as interações físicas e químicas entre o material e o meio ambiente. Assim, ser capaz de imaginar a superfície com alta resolução tem sido desejável, já que permite aos cientistas observar visualmente os menores detalhes de superfície. Os dados comuns de imagem da superfície incluem topografia, rugosidade, dimensões laterais e dimensões verticais. A identificação da superfície de suporte da carga, espaçamento e altura dos degraus das microestruturas fabricadas e defeitos na superfície são algumas das aplicações que podem ser obtidas com imagens de superfície. Todas as técnicas de imagem de superfície, entretanto, não são criadas de forma igual.

Altura do degrau de vidro de 500nm: Precisão Extrema com Profilometria Sem Contato

Medição da espessura do revestimento do wafer utilizando a profilometria 3D

A medição da espessura do revestimento do wafer é crítica. As pastilhas de silício são amplamente utilizadas na fabricação de circuitos integrados e outros micro dispositivos utilizados em um vasto número de indústrias. Uma demanda constante por wafers mais finos e suaves e revestimentos de wafer torna o Nanovea 3D sem contato. Profilômetro uma grande ferramenta para quantificar a espessura e a rugosidade do revestimento de praticamente qualquer superfície. As medidas neste artigo foram retiradas de uma amostra de wafer revestido a fim de demonstrar as capacidades do nosso Perfílômetro 3D sem contato.

Medição da espessura do revestimento do wafer utilizando a profilometria 3D

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