無損且精確地測量產品厚度的方法

無損且精確地測量產品厚度的方法

在產品檢驗等場合進行測量時，厚度的測量是一大難點。對于薄膜等形狀單純且厚度均勻的產品，測量較為容易，但對于沖壓加工品或樹脂成型品等復雜形狀的產品，要無損且精確地測量其厚度則十分困難。

關于厚度的測量，以往通常使用卡規或游標卡尺，但對于復雜形狀，有時會存在物理上難以觸及的情況。此時只能進行切割測量的破壞性檢測，但根據樣品的不同，切割本身也可能導致其變形，從而影響測量值。

能夠解決這些問題的，便是基恩士的“VL 系列"。在此，我們將通俗易懂地為您介紹厚度測量困難的形狀和材料、測量方法的課題，以及通過基恩士“VL 系列"實現的解決方法等。

■關于厚度測量困難的形狀及材料

產品及零件的材料有金屬、樹脂等，根據產品形狀和用途，適合的加工方法也多種多樣。因此，我們首先介紹厚度測量困難的形狀及材料等。

沖壓加工品

沖壓加工是利用塑性變形的一種塑性加工，是將金屬等材料壓在模具上，通過施加壓力使其變形的加工方式。加工種類有“切（剪斷加工）"“彎（彎曲加工）"“拉（拉深加工）"，因其加工時間短、成本低，適合大批量生產。此外，沖壓加工品由于加工中的應力及摩擦等原因，容易產生厚度誤差，因此有時需要在加工后對工件進行厚度測量。

彎曲加工品

彎曲加工泛指將金屬或樹脂等材料進行彎曲的加工。彎曲的方法有力學上施加外力折彎的方法，以及通過加熱等方式使其變形彎曲的方法。此外，使用模具對金屬等進行彎曲的加工是沖壓加工的一種，也被稱為“折彎加工"。由于通過施加壓力使其變形，因此也會產生板厚變化等。

切削加工品

切削加工是使用銑床（銑削加工）或車床（車削加工）等，通過切削金屬等材料來獲得目標形狀的加工方式。在切削加工中，旋轉的刀具會壓在工件上，因此會產生因壓力和振動造成的變形，以及因熱膨脹造成的變形等。這也會導致厚度變化，因此加工后的測量變得非常重要。

壓鑄產品

壓鑄是一種鑄造技術，是將熔融的非鐵金屬注入模具中成型的方法。與其它鑄造方式不同，壓鑄通過施加壓力，因此尺寸精度高，并且能夠制造出鈑金加工或沖壓加工等難以實現的復雜三維形狀是其一大特點。另一方面，壓鑄產品多為三維形狀或自由曲面，很多情況下厚度等測量較為困難。

樹脂成型品

樹脂成型是將熔融的樹脂（塑料）注入模具等來制造零件/產品的一種成型方法。樹脂成型中最常見的方法是“注塑成型"，即通過將加熱熔融的樹脂注入并填充到模具內，再經加壓、冷卻而成型。其特點是能夠高速成型薄壁或復雜形狀的成型品，但由于游標卡尺等工具難以伸入，且根據材料的不同，與測量儀的接觸也可能導致變形，因此可以說是厚度測量困難的產品。

PET瓶容器等

在樹脂成型品中，PET瓶等容器是內部游標卡尺等難以觸及、厚度測量困難的典型產品。PET瓶容器等通常通過“預成型"和“吹塑成型"這兩個工序來成型。

■關于板厚/壁厚的測量方法及其各自的課題

我們將介紹測量產品厚度（如板厚、壁厚）的常用方法，并同時解說各種測量方法所面臨的課題。

游標卡尺及卡規等

測量產品厚度的常用方法是使用游標卡尺或卡規。游標卡尺是測量長度（外徑）或內徑的測量儀器，通過用量爪夾住測量對象來測量厚度。卡規是測量工件內徑、外徑或厚度的卡尺類工具的總稱，與游標卡尺一樣，通過用測頭夾住測量對象來測量厚度。

這兩種工具雖然都能輕松測量，但根據樣品形狀的不同，有時量爪或測頭難以觸及測量部位。此外，由于是進行點測量，因此不適合用于掌握最大/最小厚度等工件的整體形狀。再者，由于是接觸式測量儀器，還需要注意測量部位的變形。

紅外線式/射線式測厚儀

作為非接觸測量厚度的方法，紅外線式或射線式測厚儀也被使用。紅外線式測厚儀利用紅外線穿透特定物質的性質來測量厚度。射線式測厚儀通過測量射線被樣品吸收的量來計算厚度。這些方法的優點是能夠非接觸測量，但課題在于需要大規模的測量設備。此外，與其他測量儀器一樣，它們也不適合用于掌握工件的整體形狀。

破壞性檢測

在游標卡尺或卡規等難以觸及，且沒有超聲波測厚儀、紅外線式/射線式測厚儀或激光位移傳感器式測厚儀的情況下，只能采用物理切割樣品進行測量的“破壞性檢測"。雖然通過物理切割并測量截面可以確實地了解厚度，但當樣品是樹脂成型品等時，切割本身帶來的變化量也會疊加進去，因此存在難以獲取準確值的課題。

此外，由于會破壞樣品，不僅浪費，也難以進行全數檢測。再者，測量時使用的是游標卡尺或卡規，因此是點測量，同樣不適合掌握工件的整體形狀。

?接觸式測量儀器測量方法的課題總結

測量厚度的方法多種多樣，但其共通點在于難以掌握整體情況。由于是點測量，難以掌握板厚/壁厚的最大值和最小值等整體情況，而要了解這些信息則需要增加測量點，非常耗費工夫和時間。

■無損且精確地測量產品厚度的方法

能夠掌握工件整體厚度，并且能無損、精確地了解板厚/壁厚的推薦測量方法，便是基恩士的高精度三維掃描測量儀“VL 系列"。

“VL 系列"能夠非接觸地測量三維形狀，因此可以在不使樣品變形的情況下測量板厚/壁厚。無需擔心因接觸或切割造成的變形，各種形狀，都能實現正反兩面的全面測量。此外，放置在載物臺上的對象物單次掃描最快只需8秒，能夠消除因測量人員造成的偏差和誤差，獲得準確的測量值。在此，我們將介紹使用基恩士高精度三維掃描測量儀“VL 系列"測量產品厚度的優點。

?優點1：通過色譜圖顯示將與設計厚度的差異可視化

基恩士高精度三維掃描測量儀“VL 系列"的特點在于，能夠輕松掌握接觸式測量方法難以實現的整體形狀。通過360°掃描樣品，非接觸地捕捉整體形狀，可以輕松地檢查所需位置的板厚/壁厚。此外，通過設定目標減薄值，將相對于設計厚度的板厚/壁厚增減情況可視化，能夠管理潛在的不良部位，避免遺漏。

該設備支持色譜圖顯示，能夠一目了然地掌握相對于設計厚度的板厚/壁厚的目標減薄值。通過對整個面而非單個點進行捕捉，可以輕松、準確且迅速地評估板厚/壁厚。

?優點2：即使是復雜形狀也能無損且輕松地測量厚度

使用接觸式測量方法時，復雜形狀的板厚/壁厚測量十分困難，必須進行伴隨切割的破壞性檢測。但是，使用基恩士的高精度三維掃描測量儀“VL 系列"，可以輕松地無損測量截面形狀，并對板厚/壁厚進行管理。

此外，“VL 系列"能自動識別樣品尺寸，從小件到大件可實現全自動掃描。因此，無論測量人員的經驗如何，都能實現無偏差、準確的厚度測量。再者，無需進行繁瑣的夾具固定及其他設置，大幅減輕了測量的工夫。

?優點3：自由曲面截面的厚度也能輕松測量

對于帶有曲面的自由形狀截面，用游標卡尺是難以測量的。此外，對于重疊或被周圍包圍的形狀，測針難以觸及，即使用三坐標測量儀也難以測量。對于這類接觸式測量方法難以測量的形狀，使用基恩士的高精度三維掃描測量儀“VL 系列"，可以將其完整掃描，并創建想測量位置的虛擬截面，從而輕松測量厚度。

此外，通過導入三維CAD數據，可以輕松地將測量數據與設定值進行比較，以確認偏差。通過色譜圖顯示將與設定值的偏差可視化，能判斷厚度的最小值、最大值及偏差等。

■實現無損且精確的厚度測量

使用基恩士的高精度三維掃描測量儀“VL 系列"，以往測量困難或必須進行破壞性檢測的厚度測量，也能輕松、可靠且迅速地完成。

·       即使是復雜形狀或自由曲面等以往測量困難的產品，也能通過創建虛擬截面來測量厚度。

·       可以比較與設定厚度的差異，并將差異以色譜圖顯示，從而實現一目了然的評估。

·       由于能非接觸測量厚度，因此即使是樹脂或薄板產品，也無需擔心變形，可直接進行厚度測量。

·       由于是非接觸測量，消除了因測量人員造成的偏差和誤差，能夠獲得穩定的結果。

·       多個測量數據的定量比較和分析也能輕松完成，OK/NG的判斷也很簡單。

·       單次掃描最快只需8秒，可在短時間內獲得準確的板厚/壁厚測量值。

以往因產品材質或形狀而難以進行的厚度測量，現在使用基恩士的高精度三維掃描測量儀“VL 系列"，不同形狀或材質，都能無損且精確地測量板厚/壁厚。

基恩士 高精度三維掃描測量儀 VL-800系列

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