Kwantyfikacja kształtu 3D arkuszy teksturowanych

Arkusze o teksturowanej powierzchni

Istnieją arkusze, które mają nierówny wzór na powierzchni o zwiększającej się i zmniejszającej się chropowatości, co sprawia, że mogą pełnić różne funkcje. Sklasyfikowano różne typy według przeznaczenia i funkcji, materiału i rozmiaru, nierównego kształtu i wzoru oraz metody obróbki i produkcji. Arkusze o teksturowanej powierzchni są powszechnie używane w szerokim zakresie zastosowań, w tym w przemyśle lotniczym, w materiałach do produktów przemysłowych, takich jak samochody i urządzenia elektryczne, w znanych artykułach codziennego użytku oraz produktach medycznych i higienicznych.

Typy arkuszy teksturowanych

Teksturowanie może zwiększyć obszar powierzchni arkusza przez nadanie jej trójwymiarowego kształtu. Korzyści płynące z tych kształtów umożliwiają uzyskanie szerokiego zakresu typów, funkcji i zastosowań. Poniżej przedstawiono kilka standardowych przykładów.

• Arkusz do izolacji termicznej: przechwytywanie ciepłego lub chłodnego powietrza o nierównym kształcie może ograniczyć różnice temperatur. Umieszczenie takiego arkusza na dachu lub w oknie, przy którym panują różne temperatury zewnętrzne i wewnętrzne, ogranicza wpływ na temperaturę wewnętrzną i zmniejsza kondensację.
• Arkusz do rozpraszania ciepła: nierówny kształt umożliwia arkuszowi pełnienie funkcji radiatora. Takie arkusze używa się do rozpraszania ciepła na podzespołach, takich jak procesor i płyty główne, tranzystory mocy i części zasilacza wewnątrz kompaktowych urządzeń elektronicznych.
• Materiał do amortyzacji lub materiał do tłumienia drgań: istnieją arkusze z elastycznego materiału, takiego jak guma lub uretan, o nierównych kształtach na powierzchni, które używa się do absorpcji uderzeń lub drgań. Znajdują one szerokie zastosowanie w obniżeniu poziomu hałasu i zwiększeniu poziomu komfortu wewnątrz samochodów.
• Arkusz do absorpcji wody: arkusze te używają zwiększonego obszaru powierzchni, który jest zapewniany przez nierówną powierzchnię, aby poprawić zdolność do absorpcji wody.

Arkusze o teksturowanej powierzchni używane są również w wielu różnych innych produktach, w tym produktach przemysłowych, artykułach codziennego użytku oraz produktach medycznych i higienicznych. Nierówne kształty można dodawać w różnych celach, takich jak ułatwienie ścierania brudu, zapobieganie poślizgowi, zapobieganie przywieraniu i zapewnienie atrakcyjnego wzornictwa.

Obróbka i produkcja arkuszy teksturowanych

Procesy produkcyjne i technologie obróbki używane do arkuszy teksturowanych również są bardzo zróżnicowane. W przypadku tekstyliów istnieje również możliwość dodania żądanej funkcji przez zmianę rozstawu lub grubości odkształcenia. W przypadku włókniny wytworzonej metodą spunbond lub spunlace lub arkusza tworzywa sztucznego lub papieru o gładkiej powierzchni można dodawać różne nierówne kształty i funkcje przez poszczególne procesy, takie jak wytłaczanie, tłoczenie wklęsłe, powlekanie wzorem lub wytrawianie.
W poniższej sekcji wyjaśniono mechanizmy wytłaczania i tłoczenia wklęsłego, które stanowią najczęściej stosowane metody.

Wytłaczanie i tłoczenie wklęsłe

Wytłaczanie i tłoczenie wklęsłe to metody tworzenia kształtu o nierównej powierzchni przez ściśnięcie arkusza między dwoma metalowymi lub plastikowymi arkuszami, z których jeden zawiera występy, a drugi wgłębienia, lub przez przyciśnięcie płytki z występami do arkusza od góry.
Gdy kształty utworzone przez dociśnięcie arkusza między płytkami (matrycami) od góry i dołu są wyższe niż powierzchnia materiału, proces nazywa się wytłaczaniem. Gdy kształty są niższe niż powierzchnia materiału, proces nazywa się tłoczeniem wklęsłym. Wytłaczanie przez wywarcie nacisku na powierzchnię materiału z jednej strony za pomocą płytki z jednym występem znane jest również jako „tłoczenie na sucho”. Mechanizm każdego z tych procesów przedstawiono na poniższych schematach.

Zarządzanie jakością arkuszy teksturowanych

Z wyjątkiem specjalnych produktów niemal wszystkie teksturowane arkusze muszą mieć jednolity wzór nierównej powierzchni. Gdy wysokość i głębokość nierównego kształtu nie jest jednolita na całej powierzchni arkusza, uzyskanie żądanej funkcji lub wyglądu będzie niemożliwe, a produkty mogą zostać uznane za wadliwe.
W przypadku delikatnej, nierównej powierzchni nie można wzrokowo ocenić, czy nierówny kształt jest jednolity, czy nie. Nawet jeśli podczas liniowych kontroli można zidentyfikować ogólny kształt, zarysowania, zgięcia, fałdy i ciała obce na arkuszu, precyzyjny pomiar wysokości i głębokości drobnych, nierównych kształtów jest niemożliwy.

W przypadku stosowania arkuszy o wysokiej funkcjonalności cykl produkcyjny przebiega szybko, w związku z czym szybkość jest ważna na każdym etapie: począwszy od badań i rozwoju aż po prototypowanie, ocenę i komercjalizację. Przeprowadzenie skutecznych i dokładnych ocen na każdym etapie powoduje znaczną różnicę w zakresie szybkości.

Arkusze teksturowane — trudności z pomiarem

Niezależnie od metody produkcji lub obróbki niezwykle ważne jest, aby dokładnie zmierzyć kształt arkuszy o nierównej powierzchni podczas oceny wydajności produktu, jakości i procesów. Niemniej jednak pomiar za pomocą konwencjonalnych systemów pomiaru profilu i innych kontaktowych systemów pomiaru wiąże się z poniższymi problemami.

Trudności pomiarowe — profilometr

System pomiaru profilu mierzy i rejestruje profil obiektu przez śledzenie jego powierzchni za pomocą rysika.
W ostatnich latach opracowano systemy pomiaru profilu wykorzystujące laser zamiast rysika, które umożliwiają pomiar skomplikowanych kształtów przez bezkontaktowe śledzenie profilu. Niektóre modele są nawet w stanie wykonywać pomiar zarówno górnych, jak i dolnych powierzchni.

Pomiar i ocena arkuszy teksturowanych za pomocą systemu pomiaru profilu wiąże się z następującymi problemami:

• Ponieważ obiekt mierzy się przez śledzenie wzdłuż linii, trudno jest zmierzyć i ocenić deformację na dużym obszarze.
• Nie jest możliwe zidentyfikowanie nierównego kształtu całej powierzchni docelowej.
• W przypadku śledzenia wielu linii pomiarowych, aby zmierzyć możliwie jak największy obszar, wymagane jest poświęcenie dużej ilości czasu w celu zmierzenia maksymalnych i minimalnych wysokości oraz głębokości. Oprócz tego zmierzone wartości są niestabilne ze względu na odchylenie linii pomiarowych.

Rozwiązania pomiarowe

Konwencjonalne kontaktowe przyrządy pomiarowe mierzą kształty tylko za pomocą linii lub punktów i nie są w stanie zidentyfikować całego kształtu arkusza teksturowanego. Ponadto trudno jest uzyskać maksymalne i minimalne wartości dla każdej nieregularności powierzchni na całym obiekcie lub szybko dokonać porównań ilościowych.

Aby rozwiązać te problemy pomiarowe, firma KEYENCE opracowała optyczny profilograf 3D ze sterowaniem jednym przyciskiem serii VR.
Urządzenie serii VR dokładnie rejestruje kształt 3D całej powierzchni docelowej bez kontaktu z obiektem. Wykonują również skany 3D całej powierzchni w sekundę, co umożliwia natychmiastowy i ilościowy pomiar bez błędów w wynikach. W tej sekcji przedstawiono kilka konkretnych zalet serii VR.

Korzyść nr 1: pomiar 3D w sekundę.

Urządzenie serii VR umożliwia zarejestrowanie 800 000 punktów danych powierzchni z cienkiego, elastycznego i delikatnego arkusza podczas pojedynczego bezkontaktowego pomiaru w ciągu zaledwie sekundy. Maksymalne i minimalne wartości nierównej powierzchni (wysokość, głębokość) w uzyskanym kształcie 3D mogą być wyświetlane na kolorowej mapie w celu wizualizacji odkształconych miejsc na całym obiekcie.

Wiele linii profilu można również rysować w żądanych miejscach w skanowanych danych przez proste i intuicyjne operacje. Z uwagi na to, że możliwy jest również dokładny pomiar profilu, pozwala to natychmiastowo uzyskać szczegółowe dane odkształconych części.
Nawet po zakończeniu pomiaru można wykonać pomiar profilu różnych części przy użyciu wcześniejszych danych skanowania 3D szerokiego obszaru bez konieczności ustawiania i ponownego skanowania obiektu.

Co więcej, dzięki używaniu danych pomiarowych wielu arkuszy, w których zastosowano różne warunki obróbki, istnieje możliwość porównania kształtów i jednoczesnego zastosowania różnych warunków w zakresie wielu zestawów danych.
Oprócz dokładnego pomiaru i oceny pozwala to znacznie ograniczyć liczbę roboczogodzin i zwiększyć wydajność pracy.

• Pobierz katalogi
• Kontakt/zapytania

Korzyść nr 2: łatwa obsługa i możliwość wykonywania pomiarów przez dowolną osobę bez różnic w mierzonych wartościach.

Pomiar kształtu 3D można łatwo wykonać, po prostu umieszczając obiekt na stoliku pomiarowym i naciskając przycisk.
Przełączając się między kamerami o małym i dużym powiększeniu, można wykonać dokładny pomiar wszystkich szczegółów kształtu i chropowatości powierzchni za pomocą jednego systemu, nawet w przypadku arkuszy o drobnych, nierównych powierzchniach.

W związku z tym, że automatyczna regulacja pozycji jest możliwa na podstawie charakterystycznych danych obiektu, ścisłe poziomowanie i pozycjonowanie nie jest wymagane. Seria ta zawiera również pierwszą w branży funkcję Smart Measurement, która automatycznie konfiguruje zakres pomiarowy i przesuwa stoli pomiarowy zgodnie z rozmiarem obiektu. Eliminuje to pracę wymaganą do ustawienia długości pomiaru i zakresu Z.

Narzędzi pomocniczych można używać do automatycznego wyodrębnienia kształtu powierzchni, aby się upewnić, że pomiary wykonywane są w tym samym miejscu, niezależnie od operatora. Nie licząc celów takich jak badania i rozwój, testy i ocena, umożliwia to również łatwe zwiększenie liczby próbek lub przeprowadzenie analizy trendów w celu pomiaru i kontroli podczas produkcji komercyjnej.

• Pobierz katalogi
• Kontakt/zapytania

Podsumowanie: skuteczny pomiar arkuszy teksturowanych

Urządzenie serii VR umożliwia dokładny i natychmiastowy pomiar trójwymiarowych kształtów obiektu przez szybkie bezkontaktowe skanowanie 3D. Oprócz pomiaru wymiarów 3D całego arkusza umożliwia to szybkie wykonanie prac, które wcześniej były trudne, takich jak pomiar kształtów niewielkich wysokości i nierównych kształtów oraz porównywanie wielu zestawów danych.
Korzystanie z urządzenia serii VR zapewnia następujące korzyści:

• Natychmiastowe skanowanie bezkontaktowe.
• Wizualizowanie różnic wysokości w całym obiekcie na kolorowej mapie.
• Jednoczesny pomiar wielu zestawów danych pomiarowych.
• Po zakończeniu skanowania można na podstawie wcześniejszych danych wykonać w dowolnym momencie pomiar profilu jakiejkolwiek części i porównać wiele zestawów danych.
• Pomiar można wykonać, po prostu umieszczając obiekt na stoliku urządzenia i naciskając przycisk. Nie ma potrzeby pozycjonowania ani wykonywania innych przygotowań. Eliminuje to konieczność przydzielania wyspecjalizowanego operatora do prac pomiarowych.
• W krótkim czasie można zmierzyć dużą ilość próbek, ponieważ kształty 3D mogą być łatwo mierzone przy dużych prędkościach i z wysoką dokładnością. Jest to przydatne do poprawy jakości.
• Prosta obsługa i zautomatyzowane sterowanie eliminuje zmienność wynikającą z czynnika ludzkiego, umożliwiając prawdziwy pomiar ilościowy.

System umożliwia porównywanie z danymi CAD i łatwą analizę danych, takich jak rozkład w granicach tolerancji. Oprócz badań i rozwoju, projektowania i testowania może być skutecznie wykorzystywany w szerokim zakresie sytuacji podczas wytwarzania produktów elektronicznych, w tym do kontroli próbek po rozpoczęciu produkcji komercyjnej i analizy głównej przyczyny w przypadku wystąpienia błędów.

• Pobierz katalogi
• Kontakt/zapytania