1 傳統：光傳感動態捕捉與力平衡計算原理

HEIDON便攜式摩擦計的革命性突破在于用微型化動態傳感系統取代了傳統摩擦測量的復雜裝置。傳統靜摩擦測試通常依賴斜坡法（逐步抬升平臺直至試樣滑動）或應變片法（通過牽引力傳感器間接計算），二者不僅需要精密水平校準和固定夾具，還易受操作者經驗影響。而HEIDON的核心技術——VCM光傳感器（Voice Coil Motor） 與雙力同步采集系統——將物理接觸轉化為電信號，直接輸出摩擦系數，其工作流程可分為三個關鍵階段：

• 臨界滑動動態捕捉：當用戶將儀器按壓于被測表面時，儀器底部的滑塊（通常為40g鍍鉻黃銅或選配橡膠/布基材質）與被測面接觸。內置的高靈敏度光電傳感器陣列持續監測滑塊微位移狀態，當垂直負載（Fn）達到設定值（約5N），系統自動觸發水平牽引力。在滑塊發生初始滑動的瞬間（靜摩擦臨界點），VCM傳感器以毫秒級響應捕獲最大靜摩擦力（Ff）的峰值。

• 力平衡實時計算：微處理器同步接收來自垂直負載傳感器和水平摩擦力傳感器的信號，依據庫侖摩擦定律（μ = Ff / Fn）實時計算靜摩擦系數。這一過程規避角度換算誤差，直接將力學關系數字化，使TYPE94i-II的測量范圍達0.000-1.600，分辨率精確至0.001。

• 環境噪聲抑制：為確保信號純凈，設備集成自適應濾波算法。例如在振動環境下（如生產線），系統自動啟用多幀平均技術，對連續5次采樣值剔除離群數據后計算均值，有效抑制機械振動導致的信號抖動。

該原理將實驗室級測量壓縮至僅188mm×62mm×64mm的機身中，重量不足400g，卻能在1-2秒內輸出結果，重構了摩擦測試的時空邊界。

2 結構創新：全角度自適應與模塊化傳感系統

為實現“任何表面、任何角度”的測量承諾，HEIDON摩擦計在機械結構上進行了三重創新，解決傳統設備無法應對曲面、立面或移動場景的痛點：

• 360°自由姿態測量架構：旗艦型號TYPE37i（3D Muse）采用球形配重平衡系統與三軸加速度計協同工作。無論儀器處于水平地面、垂直墻面或倒置天花板，重力傳感器實時感知空間方位，動態調整力傳感器坐標系，確保垂直負載方向始終垂直于被測面。機械結構的對稱配重設計（重心與幾何中心重合）使操作者在任意角度握持時均無失衡感，避免因握持不穩引入額外力矩。

• 模塊化滑塊系統：針對不同材質特性，設備提供可更換滑塊：

• 鍍鉻黃銅滑塊（標配）：適用于金屬、玻璃等高硬度表面；

• 橡膠貼面滑塊：提升對涂料、地板的摩擦力捕捉靈敏度；

• 布基粘附滑塊：專為薄膜、紙張等軟質材料設計，避免劃傷；

• 6點球架適配器：用于曲面測量（如管道、輪胎），通過多球接觸分散壓強，減少局部變形誤差。

• 密封抗干擾外殼：機身采用IP65防護等級的工程塑料外殼，關鍵接縫處嵌入硅膠密封圈。這不僅阻隔粉塵、液體侵入（如在化妝品車間遭遇的粉末或油脂），其電磁屏蔽層更可抑制工廠環境中的變頻器或無線設備干擾，保障傳感器信號穩定。

這些結構創新使該設備在建筑工地傾斜屋面或潮濕的食品車間地板上均能穩定工作，突破實驗室環境的物理限制。

3 智能測量：一鍵式操作與數據溯源管理

HEIDON將復雜的摩擦測試簡化為“按壓-按鍵-讀數”三步操作，其背后是一套深度集成的自動化控制系統：

• 一鍵觸發閉環控制：用戶按下TEST鍵后，系統自動執行以下流程：

1. 預加壓階段：電機驅動滑塊輕觸表面，負載傳感器反饋值達5N時鎖定垂直力；

2. 漸變牽引階段：線性驅動器以0.5mm/s速度緩慢增加水平拉力，VCM傳感器持續掃描位移突變；

3. 滑移判定階段：光電傳感器識別到連續位移超過50μm時，判定為臨界滑移，立即凍結拉力值；

4. 結果鎖定：屏幕顯示μs值并發出提示音，全過程耗時1-2秒。

• 環境自適應補償：內置溫濕度傳感器實時監測環境條件（工作范圍-10℃~50℃）。當溫度超過25℃時，系統自動啟動熱漂移補償算法，根據傳感器材料的溫度系數（如彈性模量變化率）修正輸出值，避免金屬熱膨脹導致的正壓力誤差。

• 數據可追溯體系：設備循環存儲99組原始數據（含時間戳），通過USB轉接盒導出CSV文件時，包含：

• 單次測量μs值、平均值、標準偏差；

• 環境溫濕度記錄；

• 滑塊類型標識符。
  該設計符合ISO 9001及GB/T 4100對檢測原始數據完整性的要求，可直接生成審計報告。

此系統將專業測量轉化為“傻瓜式”操作，非專業人員經30秒培訓即可獨立完成符合標準的測試，大幅降低企業質檢成本。

4 場景驗證：從實驗室到工業現場的精準遷移

HEIDON摩擦計的工作原理在多行業嚴苛場景中得到技術驗證，其價值不僅在于測量精度，更在于解決傳統手段無法完成的任務：

• 建筑材料現場驗收：傳統斜坡法需切割樣本送至實驗室，而HEIDON可在客戶面前直接測量完工地面。例如依據ANSI A326.3標準，將TYPE94i-II置于PVC地板上，橡膠滑塊模擬鞋底材料，直接輸出μs值（要求>0.42）。現場數字對比不同品牌瓷磚的防滑性，助力銷售決策。

• 化妝品膚感量化：將口紅膏體涂覆于玻璃板，布基滑塊模擬皮膚摩擦。TYPE37i測量靜摩擦系數μs<0.05判定為“順滑”，μs>0.12則標識“啞光質地”。研發人員攜帶設備在消費者調研中實時量化“涂抹感”，建立觸覺數據庫。

• 薄膜產線在線監控：在卷膜生產線中，每隔30分鐘用黃銅滑塊抽檢膜卷表面。當μs值超過0.35（預設閾值）時觸發蜂鳴報警，提示添加爽滑劑，避免因摩擦不均導致分切跑偏，減少廢品率30%。

• 特殊位置測量突破：天花板吊頂材料的安全驗收長期依賴目測。TYPE37i倒置于石膏板表面，6點球架適配器分散壓力，成功測量傾斜60°的曲面吊頂μs值（0.62），滿足GB 50009荷載規范。

表：HEIDON主要型號在典型場景中的性能對照

5 技術延展與工業物聯演進

隨著工業4.0推進，HEIDON摩擦計正從單點測量工具升級為智能物聯節點，其技術架構展現出強大擴展性：

• ECL電子負載仿真：新型號集成電子控制負載（ECL）功能，通過程序化模擬不同正壓力（1-10N可調），無需更換物理砝碼即可生成摩擦-負載曲線，快速判定材料的摩擦線性度（理想狀態μs不隨負載變化）。

• 移動端數據中臺：選配PC套件后，設備可通過藍牙將數據實時上傳至云端平臺。例如連鎖超市利用手機APP收集各門店地磚μs值，自動生成防滑熱力圖，定位高風險區域（μs<0.4），指導精準維護。

• 多設備數據融合：在電池極片質檢線，HEIDON測量的隔膜/極片間μs值與表面粗糙度儀數據、張力計讀數聯動分析。當μs>0.15且粗糙度Ra<0.8μm時，系統預測卷繞良品率提升12%，實現跨參數決策優化。

HEIDON便攜式摩擦計通過光-力轉換傳感、全角度機械設計與智能補償算法的三重創新，將摩擦系數測量從專業實驗室解放至任意現場。其工作原理的本質是將復雜的物理相互作用轉化為可量化的數字信號，在提升效率的同時，更推動各行業質量控制從經驗判斷走向數據驅動。隨著工業物聯網技術的嵌入，這一“口袋實驗室”正進化成智能制造體系中的關鍵感知終端，持續重構生產力邊界。