3D hodnocení textury povrchu v praxi

Výrobci měřicí techniky se ve snaze maximálně vyjít vstříc požadavkům uživatelů zapojují do přípravy metodik, způsobů i prostředků měření a hodnocení textury povrchu. V tomto úsilí, sledujícím i zlepšení konkurenceschopnosti, zaujímá důležité místo zpracování a nabídka specializovaných programů určených k vyhodnocování parametrů a vlastností povrchů, které jsou rozhodující pro jejich konkrétní funkci - jedná se např. o opotřebení, poškození, erozi povrchu apod. Následující aplikační příklady využití 3D analýz textury povrchu firmy Taylor Hobson ukazují nejen současnou úroveň - obsah a rozsah - hodnocení, ale zároveň dokumentují i jejich nezastupitelný význam pro posuzování kvality funkčních povrchů.

Hodnocení povrchu komplexního substrátu

Program Texture Surfaces je určen k 3D hodnocení textury povrchu komplexního (složeného) substrátu (základního, podkladového materiálu). Základní funkcí je výpočet ploch a objemů výstupků i prohlubní povrchu vzhledem k výškové mezi zadané uživatelem. Výstupní informace zahrnují plochu, objem, maximální a průměrnou výšku i hloubku výstupků a prohlubní. Použité parametry hodnocení představují cenné informace o schopnosti povrchu udržet mazací médium nebo umožní predikci životnosti funkčního povrchu z hlediska opotřebení.Program umožní binární uspořádání celého souboru naměřených dat vzhledem ke zvolené mezní (hraniční) hodnotě, takže všechny body nad/pod mezí tvoří soubor Data, přičemž ta data, která se ocitnou mimo soubor, jsou z dalších analýz vyřazena. Tento postup je velmi užitečný pro třídění dat podle výšek při měření 3D.Grafické zobrazení výsledků hodnocení zajišťuje funkce Coloured Binary Image, která v plném rozsahu využívá 256 různých barev k vytvoření stupnice výšek.

Naopak lze využít jen dvou barev k jednoduchému rozdělení povrchu na oblasti nad a pod zvolenou výškovou mezní hodnotou. Předností programu je morfologický operátor, který umožní ze souboru binarizovaných dat vytvořit modifikovanou masku. Použitím zmíněné funkce lze redukovat nebo rozšiřovat soubor binarizovaných dat. Modifikovaná maska může být potom přiřazena k původnímu datovému souboru použitím funkce binární masky, která zajistí, že dále jsou využívána jen data zahrnutá v masce. Třídění zrn - vlastnosti povrchu definované průměrem, hustotou, objemem a směrem mohou být tříděny a vypočítány podle jejich umístění pod nebo nad mezní výškou, kterou volí uživatel. Prohlubně (příp. vyvýšeniny při převrácení dat) na povrchu mohou být kvantifikovány s využitím velkého počtu parametrů, které popisují tvar, hloubku, plochu, objem, velikost a další. Výpočtem lze získat informace o složení substrátu z hodnocení maximální a průměrné hloubky podélných rýh i jejich hustoty.

3D charakteristika opotřebení nebo eroze povrchu

Program Talymap Wear umožňuje provedení filtrace souboru 3D dat před dalšími výpočty rovinnosti. Filtrací - nabízené možnosti zahrnují i Gaussovu a spline metodu - jsou před výpočtem odstraněny krátké vlnové délky, což zlepšuje stabilitu a opakovatelnost. Vyrovnání dat souboru do roviny lze provést i využitím 3bodové metody nebo metody nejmenších čtverců. Software Talymap umožní uživateli zaměřit se na data určité zajímavé oblasti a ta podrobit další podrobné analýze. Mezi další přednosti patří možnosti úprav souboru prostorových dat; nabízené způsoby úprav zahrnují i vymazání dat nebo doplnění interpolovaných dat. Jedním z klasických požadavků na charakteristiku procesu eroze je porovnání povrchu vzorku před opotřebením a po něm.

 

Program zajistí kompletní provedení takové analýzy, přičemž využívá jednoduchým způsobem úbytku materiálu z povrchu. Praktické výsledky přináší i možnost simulovat řadu horizontálních řezů profilem povrchu a vypočítat parametry na základě množství materiálu nad mezní hodnotou definovanou řezem. Tyto parametry zahrnují plochu, objem volného (nezaplněného) prostoru v procentech, objem materiálu a měrný objem volného prostoru v prostorové jednotce.Pro provozní praxi jsou cenné výpočty objemu a ploch povrchu výstupků nebo úplného souboru dat o povrchu, které jsou užitečné pro stanovení úbytku materiálu v procesu opotřebení. Výstupní informace obsahují plochu a objem povrchu prohlubní/výstupků, maximální a průměrnou hloubku/výšku prohlubní/výstupků.

Kvalita textury abrazivních povrchů

Textura povrchu brousicích nástrojů má rozhodující význam v aplikacích, kde je vyžadována vysoká kvalita dokončeného povrchu, např. u kovových částí převodových systémů čerpadel, motorů, ventilů apod. Výroba vysoce přesných součástí z tvrdých materiálů klade vyšší požadavky na výkon a kvalitu brusiv. Proto je připravována široká paleta abrazivních materiálů. Důkladná kontrola výroby se již soustřeďuje nejen na kvalitu broušeného povrchu, ale i na charakteristiku brousicího povrchu (nástroje) - především na velikost brousicích zrn, jejich tvar, rozložení a hustotu. Výsledky analýz ukazují, že při kontrole povrchu brousicích nástrojů se v plné míře uplatní přednosti bezkontaktních 3D měření profilů s integrovaným vyhodnocovacím programem.

 

Vhodným přístrojem pro uvedenou kontrolu je systém Talysurf CLI firmy Taylor Hobson, který s využitím analýz Talymap zajistí vysokou úroveň přesnosti a opakovatelnosti výsledků měření. Rozsáhlé využití statistických metod zjednoduší kontrolu a diagnostiku defektů všech nebo i jednotlivých brousicích zrn vzorku.Povrch abrazivních výrobků obsahuje velmi tvrdé částice, a lze jej proto kontrolovat jen bezkontaktními metodami CLA (chromatická konfokální) a laserovými sondami, kterými je Talysurf CLI vybaven. Vysoká funkční rychlost přístroje, který může pracovat i plně automaticky, a rychlé zpracování dat výrazně snižují čas skenování povrchu. Velikost, struktura a rozdělení zrn brusiva na povrchu musí být důkladně monitorovány, aby povrch dokončený tímto nástrojem splňoval předepsané kvalitativní požadavky. Každý druh abrazivního výrobku musí mít rovnoměrnou hustotu brusiva, s minimálními rozdíly ve složení.

Mimo to u mnoha aplikací je třeba brusivo kontrolovat z hlediska rovnoměrnosti opotřebení. Univerzálnost měřicího systému Talysurf CLI umožňuje jeho využití pro prakticky všechny typy brusiv, tzn. konvenční i progresivní - PKD, KNB, různá provedení, brousicí kotouče, kameny, povlakovaná abraziva, brousicí papíry, plátna a pásy. Integrovaný vyhodnocovací program Talymap je kompatibilní s připravovaným mezinárodním standardem 3D pro měření topografie povrchu. Program může být využit pro kontrolu velikosti zrn, jejich struktury a rozdělení, stejně jako pro posouzení rovnoměrnosti opotřebení. Jednotlivá zrna lze hodnotit z hlediska určité plochy, obvodu, průměru (minimálního, maximálního, středního, ekvivalentního), tvarového faktoru, hustoty a orientace. Brousicí zrna mohou být rozdělena do dvou skupin podle uživatelem zvolené výškové meze a každá skupina může být statisticky hodnocena podle kteréhokoliv z uvedených parametrů.

-zn-

Taylor Hobson

www.taylor-hobson.com

fklein@volny.cz