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三維微觀形貌、粗糙度和微觀結(jié)構(gòu)怎么檢測？它給您答案！
閱讀：394 發(fā)布時間：2023-6-26
WM | RS-C 白光干涉測頭（三維光學(xué)測頭）
光學(xué)粗糙度測量
用于表面三維微觀形貌，粗糙度和微觀結(jié)構(gòu)的測量與測試
在零部件生產(chǎn)過程中，除尺寸精度和位置偏差外，粗糙度也日益成為質(zhì)量保證的核心問題。為確保零部件的密封特性、潤滑特性、摩擦或磨損特性等，須對零部件表面的功能特性和結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。這樣在三坐標(biāo)測量設(shè)備上也能放大測量零部件表面的微觀結(jié)構(gòu)，并通過粗糙度參數(shù)表述其特性。
然而，由于計算方法的原因，現(xiàn)有的基于輪廓的粗糙度參數(shù)Ra和Rz僅提供有限的信息。因此，還必須從基于材料分布分析的測量數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出基于功能的參數(shù)（例如Rk，Rpk和Rvk），同時還必須考慮三維參數(shù)（例如Sa或Sz）。后者由于采用了平面測量和優(yōu)化的統(tǒng)計分析方法，與基于輪廓的接觸式的測量原理相比，具有明顯的優(yōu)勢。這是光學(xué)測頭在工業(yè)應(yīng)用中越來越受到認(rèn)可的原因之一。
圖1：用于測量粗糙度和微觀結(jié)構(gòu)的白光干涉測頭 WM | RS-C 詳細(xì)視圖
為此，在三坐標(biāo)測量設(shè)備中也考慮到了這種趨勢，不僅需要檢測形狀和位置偏差，還要在自動測量過程中微觀地分析表面質(zhì)量。借助三坐標(biāo)測量設(shè)備可以創(chuàng)建工件或制造工藝的三維坐標(biāo)系，從而建立組件幾何形狀的坐標(biāo)。溫澤新型粗糙度測頭WM | RS-C非常適合用于這里所述的應(yīng)用領(lǐng)域。
對于微觀形貌的無損光學(xué)測量，該測頭具有的特點：WM | RS-C表面測量干涉儀具有全高清分辨率（1920 X 1080），將干涉儀的垂直分辨率（納米范圍）與僅55nm的橫向分辨率（100X鏡頭）相結(jié)合。此外，也可以通過壓電驅(qū)動器或外部執(zhí)行器操作測頭，并且可以光學(xué)分辨最細(xì)微的微觀結(jié)構(gòu)，直至物理衍射極限。由于赫茲壓力和輪廓形態(tài)過濾（2至5µm 的較大探針半徑所致），無法使用有損測量探針來檢測這種精細(xì)結(jié)構(gòu)。因此，該測頭在許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑵鸬街匾饔?，例如對研磨、拋光、精磨或珩磨表面的測量。如今，該測頭的應(yīng)用領(lǐng)域已擴展到半導(dǎo)體技術(shù)、晶片生產(chǎn)、微觀技術(shù)結(jié)構(gòu)和醫(yī)療技術(shù)的應(yīng)用中，甚至包括極其復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域。由于采用平面測量原理，相對于接觸式測量系統(tǒng)，該測頭還可以對表面進(jìn)行優(yōu)化的統(tǒng)計分析。這一技術(shù)逐步應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，甚至影響到粗糙度標(biāo)準(zhǔn)化等領(lǐng)域（例如三維粗糙度參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化）。
WM | RS-C能夠測量和導(dǎo)出微觀形貌、點云和三角形的STL 網(wǎng)格，單次測量超過400萬個三角形。測量數(shù)據(jù)可以在少于30秒的測量時間內(nèi)提供。最后，基于這些測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)DIN EN ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行二維和三維粗糙度分析，并導(dǎo)出粗糙度參數(shù)報告。
粗糙度標(biāo)準(zhǔn)：超細(xì) |
深度設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)（凹槽深度為75 nm的凹槽標(biāo)準(zhǔn)） |
研磨鋁 |
具有周期性結(jié)構(gòu)的玻璃光柵尺 |
圖2：使用溫澤新型粗糙度測頭WM | RS-C測得的微觀表面示意圖
WM | RS-C的另一個特點在于其通過優(yōu)化光束路徑而優(yōu)化的尺寸大小：該測頭的尺寸比一般智能手機要小，并且憑借其符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng)接口，可快速、輕松地適配在現(xiàn)有的三坐標(biāo)測量設(shè)備上。新的分析算法可確保即使機器在振動的環(huán)境下也可以進(jìn)行測量，這有利于開發(fā)該測頭在生產(chǎn)環(huán)境中的巨大使用潛力。這表明該測頭也可以在諸如溫澤LH系列、CORE系列的三坐標(biāo)測量機上或車間區(qū)域的機器人手臂上進(jìn)行操作。使用選配的三坐標(biāo)測量設(shè)備適配件，還可以在微觀形貌與機器或工件的坐標(biāo)系之間建立全局坐標(biāo)參考，從而使得在不同比例范圍內(nèi)的多測頭應(yīng)用成為可能。
除了技術(shù)方面，WM | RS-C的控制和分析軟件也是測頭實際應(yīng)用中的另一個核心要素：該測頭使用WM | PointMaster軟件驅(qū)動，從而為數(shù)據(jù)采集和測頭控制提供了專門的模塊。此外，該軟件還包括一個專門用于標(biāo)準(zhǔn)化分析表面粗糙度的測量和分析工具。該軟件允許在表面交互定義輪廓截面和樣條曲線。因此，粗糙度分析顯著超出了純粹線性分析的范疇。已實施的標(biāo)準(zhǔn)包括DIN EN ISO 16610（用于標(biāo)準(zhǔn)化過濾），DIN EN ISO 4287（用于計算粗糙度參數(shù)，例如Ra和Rz）和DIN EN ISO 13565（用于計算基于Abbott的參數(shù)，例如Rk，Rvk和Rpk）。此外，可以不受限制地分析測得的點云或STL網(wǎng)格（例如微表面）。
關(guān)于溫澤
德國溫澤集團(tuán)是計量領(lǐng)域創(chuàng)新的。溫澤多樣化的產(chǎn)品提供了三維測量、計算機斷層掃描、光學(xué)高速掃描等多個行業(yè)的解決方案。溫澤集團(tuán)的技術(shù)解決方案在汽車、航空航天、發(fā)電及醫(yī)療等眾多行業(yè)中有大量應(yīng)用。溫澤在范圍內(nèi)已交付安裝超過10,000臺測量設(shè)備。其子公司和業(yè)務(wù)伙伴在超過50個國家銷售產(chǎn)品，并提供售后服務(wù)以滿足客戶需求。