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1. 背景
一輛汽車(chē)的整體質(zhì)量等同于其各個(gè)部件質(zhì)量的總合，確保每個(gè)部件達(dá)到嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu) 質(zhì)水平，是每個(gè)汽車(chē)制造商義不容辭的責(zé)任。汽車(chē)制造商還必 須考慮減排、燃油效率、長(zhǎng)期耐用性和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)等方面的要求。隨著汽車(chē)零部件變得日益復(fù)雜，汽車(chē)制造商也更加著力強(qiáng)調(diào)零部件的材料特性、裝配公差和技術(shù)清潔度一定要符合嚴(yán)格的要求，而使零部件達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在zui終產(chǎn)品的長(zhǎng)期耐用性、可靠性及預(yù)期壽命方面都發(fā)揮著舉足輕重的作用。
顆粒污染物會(huì)直接影響部件的可靠性，特別是在部件是由多個(gè)供應(yīng)商的組件裝配而成的情況下。隨著系統(tǒng)和組件越變?cè)叫?，甚至ji其微小的顆粒也會(huì)引起災(zāi)難性的故障，因此對(duì)部件和液體進(jìn)行技術(shù)清潔度和完整性的評(píng)估成為質(zhì)量控制過(guò)程的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。
2. 應(yīng)用
在生產(chǎn)過(guò)程中，需要以切割、打磨和去毛刺等方式對(duì)所制造的金屬部件進(jìn)行加工處理。如果在切割、打磨和去毛刺的過(guò)程中沒(méi)有將所產(chǎn)生的金屬屑和其他異物從關(guān)鍵性的部件中適當(dāng)?shù)厍謇砗颓宄?，就可能產(chǎn)生涉及到整個(gè)系統(tǒng)的嚴(yán)重問(wèn)題。這些部件如：曲軸軸承夾具、閥門(mén)堵塞裝置、噴嘴、噴油器、過(guò)濾器或電子部件。如果燃油系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓回路或電子設(shè)備的任何部件不符合清潔度的要求，則整個(gè)系統(tǒng)都可能會(huì)發(fā)生故障。
為了確保部件和系統(tǒng)符合清潔度的要求，首先要使用無(wú)塵室中的提取箱將污染顆粒從部件上分離出來(lái)。通過(guò)液體淋浴或超聲波清洗的方式將部件上的污染物質(zhì)去除。然后將含有污染物的清洗液體通過(guò)濾膜，以提取顆粒。濾膜被夾放在托架中晾干，以備進(jìn)一步分析之用。濾膜晾干后，被放置在顯微鏡的載物臺(tái)上，以進(jìn)行圖像采集和檢測(cè)之用。
由于專(zhuān)用放大倍率可能會(huì)限制攝像頭的視場(chǎng)，因此較大的顆粒可能會(huì)被分割成兩個(gè)或多個(gè)圖像。為了確保這些顆粒只被探測(cè)到一次，每個(gè)顆?？墒褂貌煌膮?shù)表述。其中zui重 要的參數(shù)是zui大費(fèi)雷特直徑和等效圓直徑，這兩個(gè)參數(shù)都用于測(cè)量顆粒的長(zhǎng)度。其他顆粒參數(shù)可用于測(cè)量顆粒的面積、形狀和反射率。這些特性用于識(shí)別特殊的顆粒種類(lèi)，如：纖維顆粒和反光顆粒。對(duì)金屬顆粒和非金屬顆粒的區(qū)分基于它們反射光的不同表現(xiàn)。
顆粒探測(cè)過(guò)程完成后，會(huì)生成一頁(yè)結(jié)果信息，其中重 點(diǎn)標(biāo)出了每個(gè)顆粒的大小（一般是zui大費(fèi)雷特直徑）。顆粒根據(jù)不同的大小被分成不同的組，以簡(jiǎn)化報(bào)告的制作，并使用戶(hù)更方便地比較測(cè)量結(jié)果。必 須根據(jù)一個(gè)參考值歸一化顆粒的絕 對(duì)計(jì)數(shù)或外推計(jì)數(shù)。根據(jù)所使用的標(biāo)準(zhǔn)和被測(cè)濾膜，顆粒數(shù)量被歸一為一個(gè)比較值。這樣用戶(hù)就可以比較多個(gè)測(cè)量值，即使在樣品大小各有不同的情況下。各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)分類(lèi)參數(shù)和級(jí)別劃分進(jìn)行了定義說(shuō)明。汽車(chē)行業(yè)顆粒大小的分類(lèi)由zui小和zui大晶粒度定義。每個(gè)顆粒都只能被劃分到一個(gè)類(lèi)別中。VDA 19.1是一個(gè)對(duì)顆粒大小進(jìn)行分類(lèi)的典型標(biāo)準(zhǔn)：
D類(lèi)：zui大費(fèi)雷特直徑大于25 µm，但小于50 µm的所有顆粒。
E類(lèi)：zui大費(fèi)雷特直徑大于50 µm，但小于100 µm的所有顆粒。
F類(lèi)：zui大費(fèi)雷特直徑大于100 µm，但小于150 µm的所有顆粒。
根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，直徑為75 μm的顆粒將被歸為E類(lèi)。最后，系統(tǒng)會(huì)生成一個(gè)包含所有測(cè)量結(jié)果和有關(guān)濾膜數(shù)據(jù)的報(bào)告。

                                                                      圖1. 提取用于檢測(cè)的污染物顆粒
3. 奧林巴斯的金屬和非金屬解決方案
為了滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)以及各種國(guó)內(nèi)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（如：VDA 19.1和ISO 16232）對(duì)清潔度的要求，奧林巴斯設(shè)計(jì)研發(fā)了一種交鑰匙系統(tǒng)：OLYMPUS CIX100，用于對(duì)低至2.5μm的微米級(jí)尺寸的污染物和異物進(jìn)行計(jì)算、分析和分類(lèi)。由于這個(gè)系統(tǒng)的多合一掃描解決方案可以同時(shí)探測(cè)到金屬和非金屬顆粒，因此其掃描速度比奧林巴斯的其它檢測(cè)系統(tǒng)快一倍。所有已被計(jì)數(shù)和分類(lèi)的顆粒都會(huì)實(shí)時(shí)顯示在屏幕上，而用戶(hù)使用一些功能強(qiáng)大的工具可以非常容易地對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。系統(tǒng)的軟件操作起來(lái)簡(jiǎn)便直觀，其所提供的向?qū)Э梢灾笇?dǎo)用戶(hù)逐步完成檢測(cè)過(guò)程，即使是初涉行業(yè)的操作人員也能快速、輕松地獲得清潔度數(shù)據(jù)。金屬顆粒的探測(cè)歷來(lái)都要求用戶(hù)通過(guò)將檢偏鏡旋轉(zhuǎn)90°的方法捕獲兩幅單獨(dú)的圖像（相當(dāng)耗時(shí)的過(guò)程），而我們的OLYMPUS CIX系統(tǒng)通過(guò)一次掃描就可以識(shí)別反光顆粒和非反光顆粒。

圖2：濾膜和非金屬顆粒上的入射光呈擴(kuò)散形式散射。無(wú)論入射光如何，“反射”光都不會(huì)出現(xiàn)偏光現(xiàn)象。即使入射光出現(xiàn)了偏光現(xiàn)象，也不會(huì)影響對(duì)偏光的分析。濾膜總是比濾膜上的顆粒顯得更明亮。

圖3：當(dāng)入射光接觸到金屬顆粒時(shí)，會(huì)發(fā)生真實(shí)的反射。從金屬顆粒表面反射的光不會(huì)改變偏光情況。“經(jīng)典的”清潔度檢測(cè)方式正是利用了上述差異對(duì)金屬和非金屬顆粒進(jìn)行區(qū)分。反射光的偏光情況可以通過(guò)攝像頭和軟件進(jìn)行分析。在將起偏鏡和檢偏鏡平行放置時(shí)，金屬顆粒會(huì)顯得非常明亮。
OLYMPUS CIX系統(tǒng)可以不同方式工作（圖4）。入射光束也可以出現(xiàn)偏光情況。可以使用一個(gè)延遲板改變光譜中一個(gè)波段的偏光情況。因此，入射光的偏光情況對(duì)于不同的顏色各有不同（圖5）。
                     

圖4a：非金屬顆粒或?yàn)V膜的漫反射與經(jīng)典的設(shè)置相同。反射光在所有顏色范圍內(nèi)都不會(huì)產(chǎn)生偏光，因此不需要進(jìn)行分析。濾膜總是比濾膜上的顆粒顯得更明亮。
                     

圖4b：金屬顆粒的反射也同樣遵循經(jīng)典的原理，而且保留了偏光屬性。但是由于每種顏色的偏光情況為已知信息，因此可以直接在彩色圖像中探測(cè)到金屬顆粒。金屬顆粒只有在某種特殊的顏色中才會(huì)變亮。

圖5：只需使用一幅彩色圖像就可以區(qū)分反光（金屬）顆粒和非反光（非金屬）顆粒。無(wú)需進(jìn)行第 二次掃描，因此節(jié)省了時(shí)間。此外，無(wú)需旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件，從而減少了對(duì)檢測(cè)儀器的磨損。
在檢測(cè)過(guò)程中，所有相關(guān)的數(shù)據(jù)，包含正在采集的圖像和概覽圖像，都會(huì)實(shí)時(shí)顯示在單一的屏幕上，這樣可使操作人員在發(fā)現(xiàn)濾膜上有過(guò)多的污染物時(shí)停止或中斷檢測(cè)（圖6）。系統(tǒng)會(huì)對(duì)反光顆粒和非反光顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)檢測(cè)配置和所選標(biāo)準(zhǔn)中定義的大小限度將探測(cè)到的顆粒歸類(lèi)。OLYMPUS CIX100系統(tǒng)支持汽車(chē)行業(yè)中使用的主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其中包括以下標(biāo)準(zhǔn)：
ISO 16232-10 (A) (N) (V)
VDA 19.1 (A) (N) (V)
ISO 4406
ISO 4407
ISO 12345
NAS 1638
NF E48-651
NF E48-655
SAE AS4059
系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)計(jì)控制圖表功能，可以圖表方式直觀地表明顆粒類(lèi)別的合規(guī)水平，以提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性。系統(tǒng)探測(cè)到的每個(gè)污染物的縮微圖都與相關(guān)的維度測(cè)量值一起顯示在屏幕上，因此檢測(cè)人員可以方便地查看數(shù)據(jù)。操作人員可以輕松地檢索某個(gè)特定污染物的信息。
在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，OLYMPUS CIX100系統(tǒng)有助于提高檢測(cè)性能和檢測(cè)效率。直觀的工作流程和分步用戶(hù)指導(dǎo)有助于減少周期時(shí)間、每次檢測(cè)的成本，以及在處理過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤。智能報(bào)告工具使用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)定義模板。檢測(cè)結(jié)果可以在Microsoft Word 2016中創(chuàng)建，并以PDF格式導(dǎo)出（圖7）。經(jīng)驗(yàn)不足的用戶(hù)使用模板可以避免產(chǎn)生人為的錯(cuò)誤，還可以方便地修改模板，以滿(mǎn)足各種水平操作人員的需求。掃描過(guò)的濾膜會(huì)被自動(dòng)保存，以備重新處理或重新計(jì)算之用。
                           

圖6. 圖像處理可以區(qū)分由技術(shù)清潔度檢測(cè)系統(tǒng)采集的不同的污染物類(lèi)型           圖7. 清潔度分析報(bào)告
應(yīng)用所使用的產(chǎn)品

CIX100檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的交鑰匙解決方案，適用于那些要求對(duì)所制造部件清潔度保持高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制造商?？焖佾@取、處理和記錄技術(shù)清潔度檢測(cè)數(shù)據(jù)，以符合公司和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求。系統(tǒng)直觀的軟件可指導(dǎo)用戶(hù)完成檢測(cè)過(guò)程的每個(gè)步驟，因此，即使是初涉行業(yè)的操作員，也可以快速輕松地采集清潔度數(shù)據(jù)。

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