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干货分享——3D表面粗糙度测量的3种方法

近二十年来,精密和超精密加工技术行业对表面质量和性能的评价,提出了越来越高的要求,并且希望在3D范围内全面地评价表面形貌。
按照不同的物理原理,可以将表面微观形貌分析分为参数方法轮廓方法。参数法所产生的参数表示所检测表面的平均性能;通过轮廓法逐点扫描获得形貌信息的轮廓法被认为是可以测量真实的3D形貌,给出相应位置高度的定量信息。

按照传统的分类方式,表面测量又可以分为接触式非接触式触针式仪器是典型的接触式测量;光学表面形貌测量仪器则是非接触式测量。
1)接触式测量 接触式测量是从1927年就开始采用的传统粗糙度测量方法,在3D表面粗糙度测量中,同一个采样步距的平行平面内会测得许多轮廓,所有轮廓必须具有相同的参考基准面,以确保不丢失信息,故必须采用非“滑撬”粗糙度测头(如:Mahr BFW 250)。当用X-Y平台获取三维表面轮廓落差(z值)时,基准由工作台的移动而产生,移动精度在整个测量精度中起着重要作用。在测量过程中,触针的几何形状对于测量的准确性影响很大,这一直是生产时制造商考虑的重要因素,它的形状以锥角θ和顶尖球半径R来决定,θ的标准值是60°和90°,R的标准值是2um、5um 和10um,三种半径的最大荷载分别是0.7mN、4mN、16mN。

MarSurf XR 20 + CT 200 MOT针对接触式测量3D粗糙度,马尔提供MarSurf XR 20粗糙度测量站,加配CT200 MOT步进测量平台和MfM plus三维轮廓分析软件,可简单精准地进行3D粗糙度测量和评价。

2)共聚焦显微镜方法

共聚焦显微镜包括LED光源、旋转多针孔盘、带有压电驱动器的物镜和CCD相机。LED光源通过多针孔盘(MPD)和物镜聚焦到样品表面上,从而反射光。反射光通过MPD的针孔减小到聚焦的部分落在CCD相机上。传统光学显微镜的图像包含清晰和模糊的细节,但是在共焦图像中,通过多针孔盘的操作滤除模糊细节(未聚焦),只有来自聚焦平面的光到达CCD相机。因此,共聚焦显微镜能够在纳米范围内获得高分辨率。 针孔阵列盘式共聚焦显微镜转盘原理图 每个共焦图像是通过样品的形貌的水平切片,在不同的焦点高度捕获图像产生这样的图像的堆叠,共焦显微镜通过压电驱动器和物镜的精确垂直位移来实现。200到400个共焦图像通常在几秒内被捕获,之后软件从共焦图像的堆栈重建精确的三维高度图像。
对应非接触3D粗糙度,马尔MarSurf 3D全系列测量设备,可满足客户不同要求的3D表面测量任务。
3)干涉法 干涉仪一直被用于测量表面形状的高精度工具,或者用于量块校准。马尔提供菲索干涉仪和白光干涉仪,其中白光干涉仪可以达到0.1纳米的超高分辨率,用来测量超高精度3D表面粗糙度。MarSurf WM 100 (白光干涉仪)对应相机球面镜头的3D粗糙度测量,MarSurf WM是客户最佳的选择。 相机镜头测量 镜头2D/3D表面形貌量结果
作为有150多年历史的量具和测量仪器研发和制造商,依赖于百年的技术沉淀和优秀的产品质量,马尔将持续给国内外客户提供更加多样性的表面粗糙度测量方案和设备

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