EN
Виждане на неравността без стилус
От десетилетия измерването на шерохватостта на повърхността означаваше преместване на диамантен стилус по повърхността на детайла, като се усещат всички върхове и долини, и се надяваш, че няма да посечеш нещо деликатно в процеса. Контактните профилометри все още са златният стандарт в много цехове, но имат ограничения. Те са бавни, допират се до повърхността и имат затруднения при меки материали, лепкави покрития или изключително фини повърхности. Тук идва оптическият уред за измерване на шерохватостта на повърхността. Вместо да влачи игла по повърхността, той използва светлина за картиране на текстурата и може да го направи бързо, без изобщо да докосва детайла.
Основният принцип: интерференция на светлината
Най-често срещаният тип уред за измерване на неравността на оптичните повърхности е базиран на интерферометрия. Ето основната идея. Лъч светлина се разделя на два лъча. Единият лъч се отразява от перфектно гладко референтно огледало вътре в уреда. Другият лъч минава през обективната леща, достига тестваната повърхност и се отразява обратно нагоре. Когато тези два лъча се съберат отново, те интерферират помежду си. Ако тестваната повърхност е перфектно равна, интерференционният модел е равномерен. Ако тестваната повърхност има върхове и вдлъбнатини, тези миниатюрни разлики във височината променят разстоянието, изминато от светлината, и създават модел от светли и тъмни интерференционни ивици, който прилича на топографска карта. След това софтуерът декодира този ивичен модел и го преобразува в високоразделна 3D карта на текстурата на повърхността.
Конфокални и фокус-вариационни методи
Интерферометрията не е единственият метод, който се използва. Друг подход, прилаган в оптични уреди за измерване на неравностите на повърхността, е конфокалната микроскопия или вариацията на фокуса. В тези системи светлината преминава през много малко отворче или чрез набор от микрозъркала. Уредът сканира вертикално през фокуса, като прави снимки на множество различни височини. За всеки пиксел софтуерът определя точната височина, при която тази точка е била с най-остър фокус. Ако се обединят всички тези височини с остър фокус, се получава подробна триизмерна реконструкция на повърхността. Този метод е особено подходящ за повърхности с големи наклони или груба текстура, които биха объркали интерферометъра. И двата метода споделят един ключов предимство: те събират милиони данни за секунди, което дава статистическа представа за параметрите на неравността – като Ra, Rz и Sa – по цялата площ, а не само по отделна линия.
Защо безконтактното измерване променя правилата на инспекцията
Неконтактният характер на оптическия уред за измерване на шерохватостта на повърхността отваря приложения, с които контактните стилус инструменти просто не могат да се справят. Помислете за меки полимери, биомедицински покрития, лепкави филми или току-що боядисани повърхности. Стилусът би се врязал и би унищожил текстурата, която се опитвате да измерите. Светлината, напротив, се отразява, без да оставя следа. Можете също така да измервате вътре в малки елементи, като дъното на микротечна канала или страната на зъб от миниатюрно зъбчато колело – места, до които физическият връх на стилуса просто не може да достигне. И тъй като няма механично сканиране по повърхността, скоростта на измерване е значително по-висока. Областно сканиране, което би отнело на стилус инструмента няколко минути, за да проследи линия по линия, може да бъде извършено от оптическа система за няколко секунди.
Какви параметри предоставят данните
След като оптическият уред за измерване на неравностите на повърхността е регистрирал тримерните данни за повърхността, софтуерът изчислява цяло семейство параметри. Повечето хора започват с познатите двумерни стойности за неравност, като Ra и Rz, които софтуерът извежда, като провежда виртуални профилни линии през тримерния набор от данни. Но истинската мощ на оптичното измерване се крие в параметрите по площ, дефинирани от стандарта ISO 25178. Параметри като Sa ви дават площовия еквивалент на Ra, докато Sdq характеризира наклона на повърхността, Sdr описва отношението на развитата междинна площ, а Svk, Spk и Sk разделят основната неравност, намалените върхове и долините за целите на анализа на кривата на носимост. Тази дълбочина на информация е безценна, за да се разбере не само колко грапава изглежда повърхността, но и как ще се държи при уплътняване, смазване, адхезия и износване.
Практически съображения за реални детайли
Като всяка технология, оптическите уреди за измерване на неравността на повърхностите имат своите практически граници. Високорефлектиращите повърхности понякога могат да предизвикват проблеми, макар и съвременните системи да се справят с повечето от тях чрез умни стратегии за осветяване. Прозрачните материали изискват внимателна настройка, тъй като светлината може да проникне и да се отрази от подповърхностни слоеве. Много неравните повърхности с изключително големи наклони може да надвишат ъгъла на оптично приемане на обективната леща. Разбирането на тези ограничения ви помага да изберете подходящия обектив, подходящото поле на зрение и подходящия режим на измерване за вашите конкретни детайли. При правилно използване качеството на данните и скоростта са изключително впечатляващи. А за много приложения, при които контактният стилус е просто твърде бавен или твърде инвазивен, оптическият уред за измерване на неравността на повърхностите не е само алтернатива — той е единственото практически приложимо решение.