应变形状的测量方法

有许多词汇用来描述施加于物体的力，如伸长、收缩、扭曲等。施加这些力后产生的变形比例称为“应变”。应变根据其施加力（载荷）的方向和位置有3种类型，由此产生的变形是翘曲、起伏、伸长、收缩、膨胀、扭曲。
下面将说明3种类型的应变原理以及应变导致的变形的测量方法。关于测量方法，将介绍相关测量方法的课题和课题解决方法。

何谓应变
利用应变片测量应变
应变形状测量的课题
- 利用形状轮廓测量仪测量应变形状的课题
- 利用高度尺规测量应变形状的课题
应变形状测量的课题解决方法
总结：对难以测量的应变测量进行飞跃性改善和高效化

何谓应变

对物体施加拉伸、按压等力时，物体会变形。例如，拉伸物体时，物体朝拉伸方向伸长，按压物体时，物体朝按压方向收缩。此时，从原来形状变形的比例称为“应变”。应变包括“纵向应变”、“横向应变”、“剪切应变”，载荷方向各不相同。

纵向应变和横向应变

纵向应变是按压物体时，载荷施加（压缩）方向上的变形。横向应变是向物体施加载荷的方向的垂直方向上的变形（膨胀）。
在拉伸物体时也会发生应变，纵向应变是向物体施加力（拉伸）的方向上的变形（伸长）。横向应变是向物体施加载荷方向的垂直方向上的变形（收缩）。纵向应变与横向应变的比例称为“泊松比”。

剪切应变

物体受到剪切力时发生的应变。用剪刀剪切纸张的力、悬吊壁挂画的钩子等来描述可能比较容易理解。

关于扭曲

扭转轴时产生剪切力，同时，将轴线做45°倾斜的2个方向上产生与剪切力同样大的拉伸力和压缩力｡因此，扭曲所产生的应变不是单独的应变，可以说是剪切应变、纵向应变、横向应变相组合的应变。

利用应变片测量应变

所谓应变片，是指利用电阻随着伸缩而变化的特性测量应变量的仪器。粘贴在发生应变的地方使用，测量应变前的电阻值和发生应变时的电阻值，如此可了解应变过程。此外，初始电阻值、电阻值变化量、应变量的关系可通过以下公式表示。

⊿R／R=K×ε

⊿R: 电阻值变化量（Ω）
R: 初始电阻值（Ω）
K: 比例常数*
ε: 应变量

* K称为“应变系数”，是由用于应变片的金属的材质所决定的比例常数。

应变片是测量物体应变量的量具，无法测量形状。应变的形状测量通过形状轮廓测量仪、高度尺规、三维轮廓测量仪等进行测量。

应变形状测量的课题

应变与载荷方向无关，因复杂变形而产生。发生应变的物体是三维形状，在测量时常使用形状轮廓测量仪、高度尺规等。但是，使用形状轮廓测量仪和高度尺规的测量存在以下课题。

利用形状轮廓测量仪测量应变形状的课题

形状轮廓测量仪是使用被称为探针的触针，沿目标物表面移动，对其轮廓形状进行测量、记录的装置。近年来还出现了用激光代替触针，通过非接触式的轮廓描绘，实现复杂形状测量的机型。部分机型还能进行上下两面的测量。
使用形状轮廓测量仪测量立体目标物时，需进行水平调整。

该测量方法存在如下课题。

将目标物固定于夹具、对样品实施水平调整等作业十分耗时。而且，为了准确地实施水平调整，必须具备形状轮廓测量仪的相关知识和技能。
形状轮廓测量仪的触针以触针臂上的支点为中心上下进行圆弧运动，而触针前端位置也会沿着X方向移动，因此X轴数据会发生误差。
使针按照预期通过的作业非常困难，针的微小偏移就会造成测量值偏差。
只能以线为单位实施评估，无法将应变整体可视化。

利用高度尺规测量应变形状的课题

通过搭配使用千分表，高度尺规可以进行高度的测量。

测量仅限于点，为了提升精度，需花费时间测量多点。但是，即使花费大量时间测量多点，也难以掌握面的整体状态。
测量形状复杂的部件和微小的部件时，往往难以接触到狭窄部分的极小处进行测量。而且，测量结果的人为偏差、测量仪本身的误差都会导致无法稳定地完成测量。

应变形状测量的课题解决方法

使用的接触式测量仪，存在固定目标物十分耗时、需在以点和线为单位接触立体目标物和测量位置的同时进行测量等课题。为解决这些测量课题，888集团电子游戏官方网站开发了3D轮廓测量仪“VR系列”。
以非接触的方式，以面为单位来准确捕捉目标物的3D形状。此外，最快1秒完成载物台上目标物的3D扫描，高精度地测量三维形状。因此，测量结果不会产生偏差，可瞬间实施定量测量。下面具体介绍这些优点。

优点1：掌握“面”整体形状。细节处应变也能快速可视化

全面改进测量算法和硬件，最快1秒即可测量300mm×150mm的大范围。此外，部分形状的应变等目标测量点也能按需测量，而且可在测量应变的同时测量起伏和粗糙度。还消除了人为导致的测量值偏差。
使用“VR系列”，以最快1秒的惊人速度，大幅增加了测量数，缩短了工作时间。由此可提升测量品质，将检查人员转换为生产人员，推动增产等。速度改善了各个测量业务，如试制品评估或出货前检查等。

与形状轮廓测量仪、高度尺规不同，可提取载物台上放置的目标物的特点，自动补正位置。省去了耗时耗力的、严格的位置调整工作。测量作业无需配置专人操作，不熟悉操作的人员也可轻松快速地完成测量。
采用“VR系列”，通过只需放置于载物台并按下按钮的操作，即使是复杂形状的平行度，也能准确地进行形状测量。

优点2：通过可视化掌握应变的变化

部件上可能会由于机械应力而产生意外变形，例如在应变中因形状变化复杂而难以测量的扭曲应变等。若以线或点为单位测量此类目标物，不仅难以准确获得形状数据，甚至连了解形状也极为困难。
采用“VR系列”，只需将目标物放置到载物台上进行扫描即可。无需定位，实现了以面为单位捕捉目标物整体的3D形状。
可按颜色区分显示目标物整体高度以及测量各个部位的轮廓，所以能够将形状不良的部位及其详细数值等可视化，便于测量人员掌握情况。如此便可顺利查明模具和成型条件等的不良原因并进行调整。
可获得定量测量的形状数据，有助于利用容许值（公差）的数值管理应变，或进行趋势分析。

总结：对难以测量的应变测量进行飞跃性改善和高效化

采用“VR系列”，可通过高速3D扫描，以非接触的方式迅速、准确地测量目标物应变等3D形状。

因为是以面为单位来捕捉，所以可掌握目标物整体上出现应变的位置，并对各个位置进行轮廓测量。
不必定位，只需将目标物放置在载物台上并按下按钮的简单操作，即可完成测量。
简单、快速、高精度地测量3D形状，因此可在短时间内测量多个目标物。
轻松实现多个测量数据的定量比较和分析。

此外，通过设定平面度的公差，可轻松判断OK/NG品，以及利用数据分析NG品。微小的部件和形状复杂的部件等难以测量的目标物，如今也可快速准确地测量应变并将其可视化，飞跃性地提升了测量作业的效率，实现无缝数据分析。

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