EN
Ruwheid zien zonder tastpen
Al decennia lang betekende het meten van oppervlakteruwheid het slepen van een diamantstijl over het onderdeel, waarbij elke piek en dal werd gevoeld, en in de hoop dat je niets delicaats beschadigde tijdens het proces. Contactprofilometers zijn nog steeds de gouden standaard in veel werkplaatsen, maar ze hebben beperkingen. Ze zijn traag, ze raken het oppervlak aan en ze hebben moeite met zachte materialen, kleverige coatings of uiterst fijne afwerkingen. Daar komt de optische oppervlakteruwheidstester om de hoek. In plaats van een naald over een oppervlak te slepen, gebruikt deze licht om de textuur in kaart te brengen, en dat kan snel en zonder het onderdeel ooit aan te raken.
Het kernprincipe: lichtinterferentie
Het meest voorkomende type optische ruwheidstester voor oppervlakken is gebaseerd op interferometrie. Hier is het basisprincipe: een lichtbundel wordt gesplitst in twee paden. De ene bundel wordt weerspiegeld door een perfect gladde referentiemirror binnen het instrument. De andere bundel gaat via de objectieflens naar beneden, raakt het te testen oppervlak en wordt weer omhoog gereflecteerd. Wanneer deze twee bundels zich weer samenvoegen, interfereren ze met elkaar. Als het te testen oppervlak perfect vlak is, is het interferentiepatroon uniform. Als het oppervlak pieken en dalen heeft, veroorzaken die minimale hoogteverschillen wijzigingen in de afstand die het licht aflegt, waardoor een patroon van lichte en donkere franjes ontstaat dat lijkt op een topografische kaart. De software decodeert vervolgens dit franjepatroon en zet het om in een hoge-resolutie 3D-kaart van de oppervlaktestructuur.
Confocale en focusvariatietechnieken
Interferometrie is niet de enige methode die beschikbaar is. Een andere aanpak die wordt gebruikt in een optische oppervlakteruwheidstester is confocale microscopie of focusvariatie. In deze systemen gaat licht door een zeer kleine speldgaat of een reeks microspiegels. Het apparaat scant verticaal door de scherpstelling heen en maakt op talloze verschillende hoogten afbeeldingen. Op elk pixel bepaalt de software de exacte hoogte waarop dat punt het scherpst was gefocust. Als u al die scherpstelhoogten samenvoegt, verkrijgt u een gedetailleerde 3D-reconstructie van het oppervlak. Deze methode is bijzonder geschikt voor oppervlakken met steile hellingen of ruwe structuren, die een interferometer mogelijk zouden verwarren. Beide methoden delen één cruciaal voordeel: ze verzamelen miljoenen meetpunten in seconden, waardoor u een statistisch overzicht krijgt van ruwheidsparameters zoals Ra, Rz en Sa over een geheel gebied, in plaats van slechts langs één lijn.
Waarom niet-contact de inspectiegame verandert
Het niet-contact karakter van een optische oppervlakteruwheidstester opent toepassingsmogelijkheden die contactstijlinstrumenten gewoonweg niet aankunnen. Denk aan zachte polymeren, biomedische coatings, kleeflagen of pas aangebrachte verflagen. Een stijl zou in het materiaal wegzinken en de textuur die u probeert te meten, vernietigen. Licht daarentegen weerkaatst zonder sporen achter te laten. U kunt ook meten binnen kleine structuren, zoals de bodem van een microfluïdisch kanaal of de flank van een minuscule tand van een tandwiel — plaatsen waar een fysieke stijltip simpelweg fysiek niet kan komen. En omdat er geen mechanische scanbeweging over het oppervlak plaatsvindt, zijn de meet snelheden aanzienlijk hoger. Een vlaktescan die een stijlinstrument mogelijk meerdere minuten kost om lijn voor lijn af te lopen, kan door een optisch systeem in enkele seconden worden vastgelegd.
Welke parameters de gegevens u opleveren
Zodra de tester voor optische oppervlakteruwheid de 3D-oppervlakgegevens heeft vastgelegd, berekent de software een hele reeks parameters. De meeste mensen beginnen met de bekende 2D-ruwheidswaarden zoals Ra en Rz, die de software afleidt door virtuele profiellijnen door de 3D-gegevensset te trekken. Maar de echte kracht van optische meting ligt in de areale parameters die zijn gedefinieerd volgens de ISO 25178-norm. Parameters zoals Sa geven u de oppervlakte-equivalent van Ra, terwijl Sdq informatie geeft over de oppervlakhelling, Sdr de verhouding van de ontwikkelde interfaciale oppervlakte beschrijft, en Svk, Spk en Sk respectievelijk de kernruwheid, de verminderde pieken en de dalen analyseren voor de draagverhoudingsanalyse. Deze diepgang van informatie is onbetaalbaar om niet alleen te begrijpen hoe ruw een oppervlak aanvoelt, maar ook hoe het zich zal gedragen bij afdichten, smering, hechting en slijtage.
Praktische overwegingen voor werkelijke onderdelen
Net als elke technologie hebben optische oppervlakteruwheidstesters hun praktische grenzen. Zeer reflecterende oppervlakken kunnen soms problemen veroorzaken, hoewel moderne systemen de meeste hiervan oplossen met slimme belichtingsstrategieën. Doorzichtige materialen vereisen een zorgvuldige instelling, omdat het licht kan doordringen en van onderliggende lagen kan weerkaatsen. Zeer ruwe oppervlakken met extreme hellingen kunnen de optische acceptatiehoek van de objectief lens overschrijden. Het begrijpen van deze beperkingen helpt u bij het kiezen van de juiste objectief, het juiste gezichtsveld en de juiste meetmodus voor uw specifieke onderdelen. Indien op de juiste wijze gebruikt, zijn de gegevenskwaliteit en snelheid opmerkelijk indrukwekkend. En voor veel toepassingen waarbij een contactstijl te traag of te invasief is, is een optische oppervlakteruwheidstester niet alleen een alternatief, maar de enige praktische oplossing.