如何快速準確測量紋理壓花
所謂的紋理壓花，就是賦予金屬、塑膠、玻璃、石材等表面的天然樹木或皮革紋路。紋理壓花不僅可用於增加高級感和附加價值，有時還會被用於增加耐用性和安全性，並被廣泛用於各種產品，像是個人電腦和印表機等辦公自動化設備到汽車內飾板、行動電話和家用遊戲機等。
在這裡，我們將對製作紋理壓花模具的原理和要點、測量中的問題以及解決方法等基礎知識進行說明。
何謂紋理壓花
說起「紋理壓花」，想必大家在對皮革表面的描述中也經常會看到的身影。紋理壓花加工，能夠在產品表面賦予天然的樹木和皮革紋路以及霧面紋路，延長產品的使用壽命，打造美觀奢華的外觀。
紋理壓花的工程被稱為「紋理壓花加工」，又名為緞紋處理或蝕刻。加工方法包括將加工成凹凸的模具（空腔或砂心）轉移到對象物上的方法，化學蝕刻以使用化學品溶解金屬，以及噴砂。
紋理壓花模具的製作原理
透過將在紋理壓花模具上繪製的紋路，轉移到目標對象來再現紋理。出於這個原因，紋理壓花模具需要複雜的處理，來再現更逼真的3D紋理。該加工過程將重複進行轉移和腐蝕。無論希望重現的紋路為何，處理原理都是相同的。該工程將透過以下剖面圖，來加以說明。
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第一次轉印
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第一次腐蝕
- A
- 模具
- B
- 耐酸油墨
- C
- 未塗耐酸油墨部分的金屬，受到腐蝕並被去除。
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第二次轉印
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第二次腐蝕
- A
- 模具
- B
- 耐酸油墨
- C
- 第一次被移除的部分變得更深。
- D
- 因第二次腐蝕而被新去除的部分。
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第三次轉印
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第三次腐蝕
- A
- 模具
- B
- 耐酸油墨
- C
- 第三次侵蝕中被新移除的部分。
透過這樣反覆進行轉印和腐蝕，製作出具有立體感和表現力的紋理壓花模具。簡單的壓花紋路可以重複一次，複雜的紋路可以重複10次以上。
大約80%的紋理壓花過程，是手動完成的。特別是轉印工程，需要堪稱匠人手藝技巧和細心的工作，是需要耗費大量工時的工程。
紋理壓花加工的要點
紋理壓花加工通常是在機械加工、和拋光作業完成後進行。為此，如果出現無法糾正或改正的缺陷，將對生產計劃造成很大的損害。由此可知，紋理壓花加工是風險很大的最後一道工程。
因此，為了降低一般紋理壓花加工缺陷的風險，應注意以下幾點。
使用砂紙或磨粒打磨模具表面
乾淨地去除模具表面的微裂紋、和加工造成的表面變質層。
防止因模具材料引起的缺陷
對於模具，我們選擇含有空隙（氣泡）、雜質和碳化物污染等材料缺陷的可能性較低的鋼材。
鋼材的熱處理、切削方向、軋製方向應盡可能一致。
要是參差不齊的話，就無法做出均勻的紋理壓花。此外，同樣重要的是避免對焊接修復區域進行紋理壓花處理。
注意斜度和壁厚
對於模具側面的處理，需將製圖設定得盡可能大。此外，在模具側面加工時，為了有意增加收縮量，增加成型品的厚度，採用有利於模具表面溫度控制的冷卻結構或筒式加熱器結構。
此外，可以透過改變工程以便在紋理壓花加工之後，進行機械加工來提升品質。此外，紋理壓花的外觀會依照成型材料的類型、著色和玻璃纖維成分在視覺上發生變化。在這種情況下，最好參考過去的資料並選擇紋理壓花的類型和深度。
傳統紋理壓花測量中的問題
紋理壓花的深度、高度和形狀對其品質影響很大。紋理壓花缺陷不僅會影響美觀和質地，還會影響防滑紋理的安全性和抓地力，以及旨在使表面缺陷不顯眼的紋理的生產率。為此，有必要進行測量和檢查，以確認整個表面是否依照設計壓花。
過去，我們使用顯微鏡和粗糙度儀來測量和定量紋理壓花。但是，這存在以下的測量問題。
粗糙度儀和位移計的紋理壓花測量問題
粗糙度儀只能在高度方向上，透過點或線測量表面粗糙度，因此需要增加測量點才能準確掌握形狀。由於測量是透過移動探頭或探針進行的，因此要測量的點越多，測量時間就越長。此外，設定對象物後需要進行設定校正，並且測量點因操作者而異，導致測量值缺乏可靠性。
- A
- 觸針
- B
- 探測器
顯微鏡的紋理壓花測量問題
與粗糙度儀不同，顯微鏡可以捕捉「表面」上的資訊。凹槽的寬度可以透過移動載物台來測量，深度可以透過移動焦點來測量。
然而，由於測量是透過人眼進行的，因此存在測量結果可能會出現個人差異、測量結果無法定量的擔憂，因為本來就不是測量儀器，且測量結果無法被定量化，定量化後的測量結果的可信度也可能會受到影響。
紋理壓花測量中的問題解決方法
傳統使用的一般測量儀器存在測量值可信度低的問題，因為是透過點或線，一邊接觸立體對象物或測量處，一邊進行測量的。為了解決這些測量問題，KEYENCE開發了一次性3D形狀測量儀「VR系列」。
能以非接觸方式，準確捕捉對象物的3D形狀。此外，可以在短短1秒內對台上的對象物進行3D掃描，以高準確度測量3D形狀。因此，可以在測量結果沒有偏差的情況下，瞬時進行定量測量。以下將介紹其具體上的優點。
優點1：能夠測量最大200mmx100mm的廣泛面積
測量所需要進行的作業，就只是將對象物放在載物台上，並按下按鈕。無需嚴格的定位等前期準備，即使不具備測量儀相關知識或經驗，也可立即進行高準確度的測量。
與傳統的測量儀器不同，可以測量散佈在廣闊面積的紋理的高度參數，這在過去需要花費大量的時間和精力。此外，配備了一個測量工具，可以讓您輕鬆進行各種測量。即使是沒有經驗的用戶，也可以在不依賴個人技能的情況下輕鬆、即時地進行測量。
優點2：具有可追溯性的測量系統
「VR系列」是一款非接觸式三次元測量儀，可確保溯源至國家標準。準確度和重複性是測量準確度的兩大性能保證，因此可以取得可靠可靠的測量結果。此外，證明書作為標配會附在主機和校準板上。
這樣，「VR系列」可以用作測量儀器，因為是一個基於可追溯性的測量系統。
此外，標配帶有檢驗報告和校正證明書的校準板。該量規和JCSS認證營運商的參考規有關。任何人都可以在現場準確校正。
總結：顯著改善和提升難以測量的紋理形狀測量效率
使用「VR系列」，高速3D掃描可以在不接觸的情況下，即時測量對象物的準確3D形狀。紋理高度和粗糙度等高難度測量，可在短短1秒內完成。您可以解決傳統測量儀的所有問題。
- 由於是在表面上測量的，因此可以輕鬆測量大面積的紋理。還可以測量各種粗糙度參數。
- 消除因人而異的測量值差異，實現定量測量。
- 操作簡單，無需定位，只需將對象物放在載物台上，按下按鈕即可。解決對個人測量工作的依賴。
- 由於可以輕鬆、高速、高準確度地測量3D形狀，因此可以在短時間內測量許多對象物，能有助於提升品質。
此外，與過去的3D形狀資料和CAD資料進行比較，可以很容易地分析公差範圍內的分佈，因此可以用於產品開發和製造趨勢分析、抽樣檢查等各種目的。
