中圖儀器光學(xué)3D表面輪廓儀在摩擦學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

　“摩擦，摩擦，在這光滑的地上摩擦…..”還記得龐麥郎的一首《我的滑板鞋》風(fēng)靡大街小巷，廣場(chǎng)上卷起了一股溜滑板鞋的浪潮。爾今浪潮已退，但摩擦聲卻未消失，作為一柄對(duì)社會(huì)發(fā)展起著雙ren劍作用的武器，各大高校和科研機(jī)構(gòu)一直都在對(duì)摩擦學(xué)進(jìn)行著持續(xù)的研究，而中圖儀器SuperView W1光學(xué)3D表面輪廓儀，就是該領(lǐng)域zui時(shí)尚的滑板鞋，載著研究人員疾馳，手持武器，所向披靡。

　　摩擦學(xué)是一門(mén)研究物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)其表面摩擦、潤(rùn)滑、磨損三者間相互關(guān)系的交叉學(xué)科，摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一在于對(duì)磨損量的定量分析。磨損量涵蓋了磨損區(qū)的輪廓尺寸、粗糙度、體積這線、面、體三個(gè)維度方面的參數(shù)，量級(jí)從納米到毫米不等，又由于不可破壞性測(cè)量，傳統(tǒng)的低精度接觸式輪廓儀和影像儀無(wú)法適用，而以白光干涉為原理、具備高精度、非接觸式測(cè)量能力的光學(xué)3D表面輪廓儀登上了摩擦學(xué)研究的舞臺(tái)。

圖1 工作中的CSM摩擦磨損測(cè)試儀

　　上圖展示的是一款工作中的CSM摩擦磨損測(cè)試儀，經(jīng)過(guò)十?dāng)?shù)小時(shí)的摩擦，銅板表面出現(xiàn)了一圈圈摩擦痕跡，即為磨損區(qū)域，對(duì)磨損區(qū)域進(jìn)行尺寸上的定量分析，是研究的重要組成部分，下面我們使用中圖儀器SuperView W1光學(xué)3D表面輪廓儀對(duì)一塊經(jīng)過(guò)摩擦試驗(yàn)處理的銅板進(jìn)行線、面、體三個(gè)維度的定量分析。

一、一維：線_輪廓尺寸

　　取一塊摩擦處理過(guò)的銅板，使用SuperView W1光學(xué)3D表面輪廓儀對(duì)其中未摩擦過(guò)的光滑區(qū)域和摩擦過(guò)的磨損區(qū)域進(jìn)行掃描，獲取其3D圖像。

圖5 磨損區(qū)的剖面輪廓曲線

　　從圖中可以看到，相對(duì)光滑區(qū)細(xì)致較淺的劃痕，磨損區(qū)充滿了坑坑洼洼的槽，在磨損區(qū)3D圖像上提取一條剖面輪廓曲線，可以獲取槽深和槽寬的輪廓尺寸數(shù)據(jù)。

二、二維：面_粗糙度

　　分別在光滑區(qū)和磨損區(qū)選取若干點(diǎn)，測(cè)量分析顯示經(jīng)過(guò)摩擦磨損試驗(yàn)過(guò)的區(qū)域線粗糙度和面粗糙度均增大了至少十幾倍。

圖6 光滑區(qū)域粗糙度

圖7 磨損區(qū)域粗糙度

三、三維：體_體積

圖8 磨損區(qū)3D圖像&孔洞體積測(cè)量

　　如右上圖，利用分析工作“孔洞體積”對(duì)磨損區(qū)進(jìn)行區(qū)域體積分析。在選擇的分析區(qū)域中，位于基準(zhǔn)面（藍(lán)色方框）上面的頂點(diǎn)區(qū)域顯示為紅色，位于基準(zhǔn)面下方顯示為綠色，利用“孔洞體積”分析工具可直接獲取該區(qū)域內(nèi)上下兩部分的面積、體積、深度數(shù)據(jù)。

　　一線二面三體，中圖儀器SuperView W1光學(xué)3D表面輪廓儀能讓研究人員掌握三個(gè)維度的數(shù)據(jù)信息，從而對(duì)摩擦磨損區(qū)進(jìn)行全面的分析判斷，如同穿上了酷炫的滑板鞋，在摩擦學(xué)研究這個(gè)舞臺(tái)秀出華麗的舞步。