【應用案例】Tampere University: 全材料的一體化3D測量工具

* 關鍵詞：形貌，粗糙度，尺寸，一體化，快速，大麵積，真3D，光學非接觸

* 摘要：一種測量各種材料、形狀和尺寸的工具---ALICONA光學三維形貌測量儀

    在對材料的研究中，芬蘭坦佩雷理工大學探索了各種技術應用的創新方法。通過Alicona的光學三維計量技術，他們找到了一個多功能型的工具，用於分析各種各樣的材料，並對各種形狀和尺寸的部件進行幾何驗證。材料選擇技術是生產高質量構件的關鍵因素。技術創新和新的製造工藝直接關聯到材料的研發。正確的材料選擇決定了零件的耐磨性、耐腐蝕性和使用壽命。

表麵變形、磨損強度及機理的評價

       芬蘭坦佩雷的坦佩雷理工大學材料科學實驗室（TUT）在對大部分類型材料的結構、性能、加工和使用進行高水平研究。在研究過程中他們使用Alicona公司的InfiniteFocus G5光學三維測量係統分析了表麵形貌，驗證了尺寸的標注，評估了表麵變形、磨損強度和機理。在與業界的緊密合作中，涵蓋了各種各樣的技術應用。測量材料包括金屬、聚合物、紡織品、木材、紙張、陶瓷、塗料和岩石等。此外，光學三維測量係統還用於工具、部件和試樣的全尺寸測量。基於其自動變焦的工作原理，InfiniteFocus將光學係統的小焦距與垂直掃描結合起來，並且從焦距變化中提供形貌和真彩色信息。

Crushing pin-on-disk high-stress abrasion wear test：Alicona測量係統提供了全宏觀和詳細微觀層麵的數值量化和試樣的詳細三維表麵特征。（左圖表麵積約3mm³，右圖麵積約1000mm³）

大麵積和大角度陡坡樣品的快速測量

       由於材料試驗中的試樣通常含有斷裂或變形的表麵，因此經常會遇到陡峭的側麵或粗糙的表麵形貌。Alicona提供了一個*的解決方案來記錄整個曲麵，即使樣品表麵有這些難以測量的特性。實驗室研究人員Niko Ojala和Jarmo Laakso說“初，榴莲视频下载官网入口正在尋找一種測量係統，可以測量具有幾平方厘米寬的大麵積和粗糙表麵的樣品例如有陡坡的大磨損或斷裂表麵。對榴莲视频下载官网入口來說，測量係統相對快速也很重要。同時要求可以通過旋轉樣本進行測量，並獲得真實的三維模型”。他們說：“通過Alicona的InfiniteFocus G5，榴莲视频下载官网入口找到了一個適合榴莲视频下载官网入口需要的測量係統。由於對該係統的需求和興趣很高，目前利用率已高達24/7。”

核燃料處置容器密封用FSW工具的幾何驗證

       DMS的應用材料科學研究小組--提供任何類型的材料相關項目的幫助。賈莫指出：“舉一個例子：榴莲视频下载官网入口與兩個斯堪的納維亞半島的核廢料管理專家組織SKB和Posiva Oy進行了合作，驗證了用於密封核燃料處置罐的FSW探測器的幾何結構”。 攪拌摩擦焊技術（FSW）是一種在工具和目標金屬之間產生摩擦熱導致金屬軟化，並通過機械混合焊接在一起的焊接方法。探頭是非消耗性的，因此，當探頭材料沿焊縫移動時，其難點在於防止其熔化。因此，精確的幾何結構是高效焊接工藝中的關鍵因素。

SKB和Posiva-Oy的FSW探針的全尺寸測量。Alicona先進的Real3D旋轉裝置，可實現全尺寸測量。

( © SKB and Posiva Oy, not allowed to copy without permission)

工件的全尺寸測量

       通過配合AdvancedReal3D rotation在InfiniteFocus G5上使用，他們實現了這些探頭的360°的形狀測量。這使得Jarmo可以檢查長度、直徑和半徑等尺寸以及圓度等尺寸參數。半徑可以在2μm的橫向分辨率下測量，這樣可以同時小規定公差的符合性。通過與CAD數據的比較來評估形狀偏差。與傳統的基於二維數據分析的方法不同，Alicona測量係統提供了數值量化和詳細的三維表麵特征。為了檢測表麵紋理，測量不僅包括線條輪廓的粗糙度，還包括基於區域的參數。“基於麵積的粗糙度測量可以更全麵地了解表麵狀態。根據具體情況和客戶需求，榴莲视频下载官网入口分析了基於輪廓的粗糙度參數，如Ra、Rq、Rz和表麵紋理參數，如Sa、Sq、Sz。特別是對於潤滑接觸，基於麵積的表麵粗糙度值對於研究不同塗層的性能非常有用。Niko和Jarmo表示:“榴莲视频下载官网入口的係統已經評估了金屬基底上厚度為20μm的納米結構聚合物塗層”。基於區域的表麵參數測量符合EN ISO 25178標準。基於輪廓的測量符合EN ISO 4287/88提供了將光學測量結果與接觸式測量結果進行比較的可能性。

       基於其中一項要求是大麵積測量，實驗室發現沒有多少測量設備可以實現。Niko和Jarmo表示“以前榴莲视频下载官网入口隻有一個幹涉測量係統，但它不能有效地測量大麵積，事實上，它需要幾天才能做到這一點。有了Alicona，榴莲视频下载官网入口能夠以高速測量200 x 200 mm的麵積。”。對於大麵積的測量通常也需要較長的測量深度z範圍（因為試樣可以是彎曲的形狀、較大的高度差或高度變形的表麵）--InfiniteFocus G5是一種高效且快速的工具。

利用高速粒子在-60°C溫度下對鋼試樣進行五次衝擊的衝擊試驗，衝擊後的表麵測量。

大麵積測量區材料變形的簡易量化

       後，通過使用InfiniteFocus G5測量係統提供的MultiMeasurement，Niko和Jarmo發現了一個非常省時的特性。Niko表示：“通過MultiMeasurement，榴莲视频下载官网入口可以建立一個自動測量程序，對大約重複的十幾個樣本進行一個接一個的*測量或在更高的放大倍數下測量它們的多個位置。這節省了大量的測量時間，例如利用這種方法可以充分利用夜間時間” 。

       在後Niko和Jarmo表示：“通用性，便捷性和用戶友好是十分重要的，這些都是Alicona能提供給榴莲视频下载官网入口的”。

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