中圖儀器光學3D表面輪廓儀在摩擦學領域的應用

“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》風靡大街小巷，廣場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，作為一柄對社會發(fā)展起著雙刃劍作用的武器，各大高校和科研機構一直都在對摩擦學進行著持續(xù)的研究，而中圖儀器SuperView W1光學3D表面輪廓儀，就是該領域最時尚的滑板鞋，載著研究人員疾馳，手持武器，所向披靡。

摩擦學是一門研究物體相對運動時其表面摩擦、潤滑、磨損三者間相互關系的交叉學科，摩擦學實驗研究的重點和難點之一在于對磨損量的定量分析。磨損量涵蓋了磨損區(qū)的輪廓尺寸、粗糙度、體積這線、面、體三個維度方面的參數，量級從納米到毫米不等，又由于不可破壞性測量，傳統(tǒng)的低精度接觸式輪廓儀和影像儀無法適用，而以白光干涉為原理、具備高精度、非接觸式測量能力的光學3D表面輪廓儀登上了摩擦學研究的舞臺。

圖1 工作中的CSM摩擦磨損測試儀

上圖展示的是一款工作中的CSM摩擦磨損測試儀，經過十數小時的摩擦，銅板表面出現了一圈圈摩擦痕跡，即為磨損區(qū)域，對磨損區(qū)域進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3D表面輪廓儀對一塊經過摩擦試驗處理的銅板進行線、面、體三個維度的定量分析。

一、一維：線_輪廓尺寸

取一塊摩擦處理過的銅板，使用SuperView W1光學3D表面輪廓儀對其中未摩擦過的光滑區(qū)域和摩擦過的磨損區(qū)域進行掃描，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，相對光滑區(qū)細致較淺的劃痕，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據。

二、二維：面_粗糙度

分別在光滑區(qū)和磨損區(qū)選取若干點，測量分析顯示經過摩擦磨損試驗過的區(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&孔洞體積測量

如右上圖，利用分析工作“孔洞體積”對磨損區(qū)進行區(qū)域體積分析。在選擇的分析區(qū)域中，位于基準面（藍色方框）上面的頂點區(qū)域顯示為紅色，位于基準面下方顯示為綠色，利用“孔洞體積”分析工具可直接獲取該區(qū)域內上下兩部分的面積、體積、深度數據。

一線二面三體，中圖儀器SuperView W1光學3D表面輪廓儀能讓研究人員掌握三個維度精確的數據信息，從而對摩擦磨損區(qū)進行全面的分析判斷，如同穿上了酷炫的滑板鞋，在摩擦學研究這個舞臺秀出華麗的舞步。