表面三维微观形貌测量意义
在生产中,表面三维微观形貌对工程零件的许多技术性能的评价具有较直接的影响,而且表面三维评定参数由于能更全面、更真实地反映零件表面的特征及衡量表面的质量而越来越受到重视,因此表面三维微观形貌的测量就越显重要。通过对三维形貌的测量可以比较全面地评定表面质量的优劣,进而确认加工方法的好坏及设计要求的合理性,这样就可以反过来通过指导加工、优化加工工艺以加工出高质量的表面,确保零件使用功能的实现。
表面三维微观形貌的测量方法非常丰富,通常可分为接触式和非接触式两种,其中以非接触式测量方法为主。
下面介绍其中一种近年来国际上研究比较多的、发展也相对比较成熟的技术:扫描白光干涉法测量表面三维微观形貌技术。
白光干涉扫描原理
在利用白光干涉测量表面三维形貌的过程中,对于被测表面上某一点来说,为了定位其零光程差位置,必须采用某种扫描方式改变参考镜或者被测表面的位置,以此来获得该点光强变化的离散数据,然后依据白光干涉的典型特征来判别并提取较佳干涉位置。因此称这种方法为扫描白光干涉测量法。
光学系统可采用基本的Michelson式干涉仪结构,只是在参考镜后安装有微驱动装置.而被测表面代替了另一个反射镜。测量时通过计算机控制徽驱动装置的进给带动参考镜的进给,这样被测样本表面的不同高度平面就会逐渐进入干涉区,如果在充足的扫描范围内进给,被测样本表面的整个高度范围都可以通过较佳干涉位置。将每步的干涉图样由图像传感器(CCD摄像头)采集,视频信号通过图像采集卡转换成数字信号并存储于计算机内存中,利用与被测面对应的各像素点相关的干涉数据,基于白光干涉的典型特征,通过采用某种较佳干涉位置识别算法对干涉图样数据进行分析处理,提取出特征点位置(较佳干涉位置J,进而就很容易得到各像素点的相对高度,这样便实现了对三维形貌的测量。
三维轮廓测量仪/三维表面形貌仪采用白光轴向色差原理(性能优于白光干涉轮廓仪与激光干涉轮廓仪)对样品表面进行快速、重复性高、高分辨率的三维测量,测量范围可从纳米级粗糙度到毫米级的表面形貌,台阶高度,给MEMS、半导体材料、太阳能电池、医疗工程、制药、生物材料,光学元件、陶瓷和先进材料的研发和生产提供了一个精确的、价格合理的计量方案。
技术参数:
垂直测量范围:27mm
垂直分辨率:<2nm
扫描速度:1m/s
横向分辨率:5nm
可视区域:400*600mm
三维非接触式光学轮廓仪技术参数:
垂直测量范围:27mm
垂直分辨率:<2nm
扫描速度:20mm/s
横向分辨率:0.1m
测量范围:150mm×150mm