表面测量技术的发展
浅谈精密测量技术现状及发展
浅谈精密测量技术现状及发展精密测量技术是一种应用于工业制造、科学研究和其他领域的高精度测量方法，对于产品质量的控制和工艺改进起着至关重要的作用。
随着科技的不断发展和工业制造水平的不断提高，精密测量技术也不断迭代更新，取得了许多重大突破。
本文将围绕精密测量技术的现状和发展进行详细阐述。
我们可以从精密测量技术的现状入手。
目前，随着3D打印、云计算、大数据、机器学习等先进技术的不断涌现，精密测量技术也得到了有效的推动和促进。
传统的测量方法往往受限于材料、设备、环境等方面，精度、稳定性和精密度都无法达到更高的要求。
而借助于先进的科技手段，精密测量技术在精度、稳定性和可靠性上都得到了较大的提升。
激光干涉计、电子电容式测量、光栅编码器、光学三坐标测量等新技术的应用，使得测量精度得到了大幅度提高。
随着信息技术的快速发展，传感器技术、数据处理技术等也取得了重大突破，大大提升了精密测量技术的全面水平和适用范围。
我们可以从精密测量技术的发展方向进行探讨。
未来，精密测量技术将朝着更高的精度、更广的适用范围、更便捷的操作方式、更高效的数据处理和更智能的系统集成等方向发展。
高精度的测量是精密测量技术的核心要求，未来的精密测量技术将不断追求更高的精度和更小的测量误差，以满足不同领域对精密测量的需求。
随着智能制造和工业互联网的不断发展，精密测量技术将朝着智能化和自动化的方向发展，通过引入机器学习、人工智能等先进技术，实现测量数据的自动分析和处理，提高测量的效率和可靠性。
无人化测量、远程测量、实时监测等也将成为未来精密测量技术的发展方向。
我们可以从精密测量技术的应用领域进行阐述。
精密测量技术广泛应用于机械制造、航空航天、电子电器、医疗健康、生物工程、地质勘探、环境保护等领域。
在机械制造领域，精密测量技术可以用于零部件的尺寸测量、形位公差的测量、表面粗糙度的测量等，为产品质量的控制和工艺改进提供了重要的技术支持。
在航空航天领域，精密测量技术可以用于飞机零部件的测量、航天器的结构测量、火箭发动机的性能测试等，为飞行器的设计和制造提供了关键的技术支持。
测绘工程行业现状及前景分析报告
测绘工程行业现状及前景分析报告一、引言测绘工程是指利用测量技术和仪器设备，对地球表面进行精确测量和绘制，以反映地物空间位置关系和相关属性的工程活动。
测绘工程行业是国民经济的重要支柱产业之一，随着城市建设、土地规划、资源管理等需求的不断增长，测绘工程行业的发展前景广阔。
本篇报告将对测绘工程行业的现状和未来发展进行综合分析和展望。
二、测绘工程行业现状分析1. 行业规模：测绘工程行业在我国拥有庞大的市场规模。
随着经济的发展和城市化进程的推进，土地利用、基础设施建设、资源管理等领域对测绘工程的需求不断增加。
2. 技术进步：测绘技术的不断创新和进步对行业发展起到了推动作用。
全球卫星定位系统（GNSS）的广泛应用、卫星影像技术的发展以及无人飞行器的应用使测绘工程的精度和效率大幅提升。
3. 专业化服务需求增加：随着城市建设和土地规划的加速推进，对于专业化测绘服务的需求不断增加。
高精度测绘、地下管线探测、地形变监测等专业测绘服务受到广泛关注。
4. 人才短缺：尽管测绘工程行业市场需求旺盛，但由于专业技术门槛较高，人才供给短缺的情况也存在。
需要加强人才培养和引进，为行业的持续发展提供强有力的人力支持。
三、测绘工程行业发展前景展望1. 继续发挥基础支撑作用：测绘工程是国民经济发展的基础支撑产业，随着国家“一带一路”倡议的深入推进、交通基础设施建设的加速推动和城市化水平的提高，测绘工程行业的市场前景广阔。
2. 高精度测绘技术应用拓展：高精度测绘技术将在城市规划设计、厂区布置、海域管理等领域发挥重要作用。
随着卫星定位和无人飞行器技术的进一步发展，高精度测绘将迎来广阔的应用前景。
3. 数据智能化推动测绘服务升级：人工智能、大数据等新技术对测绘数据处理和分析能力提出了新的要求。
通过数据智能化的应用，测绘工程行业能够提供更高质量的服务，推动测绘工作向智能化方向发展。
4. 国际合作与交流拓展：在全球化的背景下，加强国际合作与交流是测绘工程行业发展的重要方向。
传统测绘技术与现代测绘技术的对比与发展趋势
传统测绘技术与现代测绘技术的对比与发展趋势传统测绘技术是人类长期以来用于测量地球表面形状和大小的一种方法。
在过去的几个世纪里，测绘技术一直在不断发展和进步，从最早的简单测量工具到如今的高精度全球导航卫星系统。
本文将对传统测绘技术和现代测绘技术进行对比，并探讨其未来的发展趋势。
一、传统测绘技术的特点和应用传统测绘技术主要依靠地面测量和观测来获取地形和地貌的信息。
测量工具包括经纬仪、水准仪、刚杆等，通过使用这些设备进行测量和观测，得到了地球表面的形状、大小和位置等重要信息。
传统测绘技术通常耗时较长，且精确度有限，但在一些具体的应用领域仍然起到了重要作用。
例如，地理测绘可用于绘制地图、规划城市建设和农田布局等。
二、现代测绘技术的特点和应用随着科技的进步，现代测绘技术逐渐取代了传统测绘技术。
现代测绘技术主要基于全球导航卫星系统（GNSS）和遥感技术。
GNSS系统，如全球定位系统（GPS）、伽利略系统和北斗系统等，提供了精确的测量和定位功能。
遥感技术则通过卫星和航空器传感器获取地球表面的图像和数据。
现代测绘技术具有高精度、高效率和广泛适用性等特点，应用范围远超传统测绘技术。
例如，在城市建设和环境监测中，现代测绘技术可以提供精确的地形地貌数据，帮助规划师进行城市规划和土地利用规划。
三、传统测绘技术和现代测绘技术的对比1. 精度和准确性：传统测绘技术的精度较低，通常无法满足高精度要求。
而现代测绘技术基于先进的仪器和卫星系统，能够提供极高的精度和准确性。
2. 效率和速度：传统测绘技术需要进行复杂的地面操作和观测，耗时较长，效率较低。
现代测绘技术使用卫星和传感器进行无人操作，大大提高了测绘的速度和效率。
3. 应用范围：传统测绘技术的应用范围相对较窄，只能在一些简单的地理和工程测量中使用。
而现代测绘技术具有广泛的应用领域，包括城市规划、环境监测、农业生产等。
四、现代测绘技术的发展趋势1. 高精度测绘：现代测绘技术将进一步提高测量精度和准确性，以满足更高层次的需求。
测绘技术发展历程
测绘技术发展历程测绘技术是指通过测量、处理和分析地球表面的空间信息，以创建地图和实现空间数据管理的一门学科。
随着人类社会的发展，测绘技术也经历了漫长而辉煌的发展历程。
本文将从古代到现代，探讨测绘技术发展的各个阶段。
一、古代的测绘技术在古代，测绘技术起初是为了满足人们对土地和房屋的划分需求而产生的。
早在约5000年前的古埃及，人们就开始使用简单的测量方法，例如利用太阳的角度来测量建筑物的高度和方位。
而在古希腊、古罗马时期，测绘技术得到了更为广泛的应用，例如修建道路、港口等项目。
当时的测量工具主要有测角仪、水准仪等。
二、近代的测绘技术随着工业革命的到来，测绘技术开始了新的飞跃。
19世纪末20世纪初，航空摄影和地理信息系统成为测绘技术的重要突破。
1903年，莱特兄弟成功飞行了第一架飞机，这也为后来的航空摄影技术奠定了基础。
航空摄影通过从飞机上拍摄地面影像，为地图制作提供了高精度、高分辨率的数据。
而地理信息系统则能够将空间数据进行存储、管理和分析，使得测绘成果的利用更加灵活和高效。
三、现代的测绘技术进入21世纪，测绘技术进一步迈上了新的高度。
全球卫星导航系统（GNSS）的发展成为了测绘技术的标志性进步。
GNSS通过利用全球卫星定位系统，比如美国的GPS，为地图制作提供了更为准确的位置信息。
由于其定位精度高、遍布全球等特点，GNSS技术广泛应用于国土测量、建筑工程、农林业管理等领域。
此外，激光雷达技术也成为了现代测绘技术中的重要手段。
激光雷达利用发射出的激光束与地面反射回来的物体进行测距，可以快速获取地形、建筑物等的高程和形态信息。
这种非接触式的测量方法，使得测绘工作更加高效和安全。
四、未来的测绘技术随着科技的不断进步，测绘技术也将不断迎来新的突破。
例如，无人机的应用将会进一步推动测绘技术向前发展。
无人机搭载的摄像机和激光雷达可以更加灵活地获取地面数据，并且无人机的机动性使得它们能够进入常规测量无法抵达的区域。
微观表面形貌检测方法及其发展
１ ．１ ０ｎ ｍ
１ Ｈｍ
Ｕ ｒ ｎ
被引入表面形貌测量 ， 非接触测量 实现 并开始迅 速发展 。
１ ９ ５ ８年 苏 联 研 制 的 ＭＮＮ～４型 干 涉 显 微 镜 ］ 。１ ９ ６ ８年
点， 重点阐述 了 常 见 的光 学 测量 方 法 ， 并对 其 进 行 了 比
较 。并 重 点 分 析 了 光 学 干 涉 法 、 触 针 法 的基 本特 点 。
关键词 ： 微观表面形貌 ； 非接 触 测 量 ； 接触 式测量 ； 干 涉 法
年人们开始在图样 上提 出加 工条件 要 求的符 号 ， 对 表面
法、 散 射光 强对 比法 、 干 涉 显 微 镜 法及 白光 扫 描 法 等 。与 光 学方 法 不 同 ， 非 光学 式 扫 描 显 微镜 法 没 有 光 学 物 镜 ， 图
像观 察 不 是 通 过 光 学 表 面 ， 而 是 通 过 计 算 机 图 像 监 视 器
被测表面
图 １ 电 感触 针 式传 感 器 原 理 图
的非 接 触 式 形 貌 测 量 方 法 所 依 据 的 原 理 主 要 是 光 、 声、 电
或其结合 ， 其 中 光 学 方 法 在 非 接 触 式 形 貌 测 量 中 的 应 用 最为广泛 。
取决于电路系统 的放大倍 率 和数据 采集 系统 的分 辨率 。
它 是将 一 个 很 尖 的 触 针 （ 半 径 可 以 做 到 微 米 量 级 的金 刚
（ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ —０ ５ —２ ３ ）
（ ７ ） 由于在线超声波流量计 无温度补 偿装 置 ， 在气 温 变化 显著时 ， 可造成流量计 １ 左右的波动 ， 因此 ， 应加 强
国内外表面粗糙度研究概况及趋向
国内外表面粗糙度研究概况及趋向今天，表面粗糙度在国内外都受到了越来越多的关注，作为一种制造技术的重要支柱之一，表面粗糙度研究一直是行业界的热点话题。
本文将从国内外表面粗糙度研究概况、发展趋势以及表面粗糙度测量技术等方面进行简单讨论，以期为表面粗糙度研究发展提供一定的参考。
一、国内外表面粗糙度研究概况表面粗糙度研究的历史可以追溯到十九世纪，当时科学家们就开始研究表面粗糙度。
从那时起，表面粗糙度的研究一直在不断发展，受到不断加强的关注。
表面粗糙度研究也受到了国际社会的普遍关注。
例如，欧洲工程师协会（EEI）认为，表面质量对于机械零件、工具和模具的性能有着重要影响，甚至可能影响人类的安全和健康。
因此，EEI在其《机械零件表面粗糙度要求和测量技术》（1984）和《机械零件表面粗糙度的评估和测量技术》（1999）中，将表面质量与表面粗糙度结合起来，以评估表面质量和选择合适的表面抛光工艺。
国内外表面粗糙度研究也受到了广泛关注。
在国内，表面粗糙度研究一直受到政府和行业界的高度关注，并在国家重大科技计划“高温国际联合实验室”“中国材料分析和检测中心”和“国家高技术研究发展计划”等重大项目中进行了数次探索和实验。
在行业界，表面粗糙度的研究也得到了非常多的关注。
二、表面粗糙度研究的发展趋势表面粗糙度研究的发展趋势可以归纳为三点：（1）表面粗糙度与表面结构的关系更加微妙。
科学家们发现表面粗糙度不仅与表面特征有关，还与表面结构有关，而表面结构可以由各种表面分析技术进行测定。
（2）表面粗糙度的应用范围不断扩大。
表面粗糙度技术不仅是表面工艺的基础，而且在机械加工、柔性模具、消费产品表面处理、超精密加工等行业中都有广泛应用。
（3）表面粗糙度测量技术不断发展和完善。
随着科学技术的进步，表面粗糙度测量技术也发生了显著变化，表面粗糙度测量仪不断发展，各种新型表面粗糙度测量设备不断出现，使表面粗糙度测量技术变得更加精确、高效。
三、表面粗糙度测量技术表面粗糙度测量技术是表面特征测量技术的一个重要组成部分，包括多种表面粗糙度测量技术，如光学表面粗糙度测量、激光表面粗糙度测量和电子表面粗糙度测量等。
2024年工程测量中测绘新技术应用
2024年工程测量中测绘新技术应用随着科技的不断进步和创新，工程测量领域迎来了前所未有的发展机遇。
众多新技术、新方法的涌现，极大地提升了测绘工作的精度和效率。
本文将对工程测量中测绘新技术应用进行详细探讨，主要包含无人机遥感测绘、激光雷达扫描、全球定位系统、移动测量系统、三维激光扫描、数字摄影测量以及地理信息系统等方面。
1. 无人机遥感测绘无人机遥感测绘作为近年来发展迅速的一种非接触性测量技术，已广泛应用于多个领域。
通过搭载高清相机、热红外传感器等设备，无人机能够快速获取地面目标的高分辨率影像数据。
这些数据不仅可以用于地形测绘、城市规划，还能为环境监测、灾害评估等提供有力支持。
同时，无人机遥感测绘具有灵活性高、成本低、周期短等优点，使得其在测绘工作中发挥着越来越重要的作用。
2. 激光雷达扫描激光雷达扫描技术以其高精度、高效率的特点，在工程测量中得到了广泛应用。
激光雷达系统通过发射激光脉冲并接收回波，可以获取目标物体的三维坐标信息。
这种技术不仅适用于地形测绘，还能用于建筑物、桥梁等结构的变形监测和安全评估。
此外，激光雷达扫描技术还能有效穿透植被，获取地面信息，为森林调查、植被覆盖监测等提供了有力工具。
3. 全球定位系统全球定位系统（GPS）是现代工程测量中不可或缺的一项技术。
通过接收卫星信号，GPS能够实时提供测量点的三维坐标信息，具有高精度、全天候、自动化等特点。
在工程测量中，GPS广泛应用于控制测量、施工放样、变形监测等多个环节。
随着技术的不断发展，新一代卫星导航系统如北斗卫星导航系统（BDS）的成熟和应用，进一步提高了我国在全球定位系统领域的自主可控能力。
4. 移动测量系统移动测量系统是一种集成了多种传感器和数据采集设备的测绘技术。
它通过在移动平台上搭载激光扫描仪、相机、惯性测量单元等设备，实现了对地面目标的高精度快速测量。
移动测量系统具有动态性强、作业效率高、适用范围广等优点，特别适用于城市街景、道路工程等场景的测绘工作。
测绘技术的新兴技术
测绘技术的新兴技术随着科技的不断进步和发展，测绘技术也在不断演进和创新。
新兴技术的出现为测绘工作带来了巨大的改变和便利。
本文将探讨一些测绘技术的新兴技术，并分析其对测绘行业的影响和应用。
一、激光测绘技术激光测绘技术是指利用激光测距原理，通过激光仪器测量物体表面的坐标和高程信息，并结合导航和遥感技术，实现对地球表面的精确测量和三维建模。
相比传统的测绘方法，激光测绘技术具有高效、精确和自动化等优势。
通过激光雷达等设备的使用，可以快速获取大规模地理数据，对地形地貌、建筑物以及环境变化进行高精度的测量和分析。
激光测绘技术的应用非常广泛。
在城市规划和建筑设计中，可以通过激光扫描将现实世界的场景转化为数字模型，为城市规划、建筑设计和景观设计提供重要数据支持。
同时，在灾害监测和防护中，激光测绘技术可以实时获取地质灾害的数据，为防灾减灾工作提供科学依据。
此外，在交通运输和航空航天等领域，激光测绘技术也发挥重要作用，为地面道路和空中航线的规划和设计提供支持。
二、无人机测绘技术无人机测绘技术是指利用无人机设备进行测绘和地理信息采集的技术。
随着无人机技术的突飞猛进，无人机测绘技术迅速发展起来，并在各个领域得到了广泛应用。
相较于传统的测绘方法，无人机测绘技术具有成本低、效率高、操作灵活等特点，能够快速获取大量高质量的地理信息数据。
无人机测绘技术主要通过无人机上搭载的遥感传感器实现对地面物体的影像获取和测量。
例如，搭载传感器的多旋翼无人机可以实时获取高分辨率的影像数据，并通过图像处理和测量算法，得到地面物体的坐标、高程、面积等信息。
这些数据不仅可以应用于土地利用规划、农作物生长监测等领域，也可以用于环境监测和资源管理等方面。
由于无人机测绘技术的灵活性和高效性，越来越多的行业开始采用无人机测绘技术。
例如，在农业领域，无人机可以进行作物生长监测和病虫害防治，提高农作物产量和质量。
在城市规划和管理中，无人机可以进行城市倾斜摄影，实现对城市建筑和交通路网的三维建模。
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一、表面测量技术的发展1929年德国科学家Schmaltz研制出了世界上第一台触针式轮廓记录仪，该仪器利用光学杠杆放大原理测量表面轮廓[1]。
1940年英国Taylor Hobson公司成功研制了Talysurf触针式表面轮廓仪，该仪器使用机械触针探测被测表面，获取被测表面的表面轮廓[2]。
1970年Meadows提出了基于光学条纹图分析原理的测量技术，通过提取条纹图中的相位信息，从而获取物体表面形貌[3]。
表面测量技术的发展过程由最初的机械触针接触式测量发展到光学非接触测量，由触针逐点测量发展到光学多采样点测量。
随着传感检测技术的发展。
表面形貌测量的分辨率和精度大幅度提高，能达到亚微米甚至纳米量级。
随着扫描电子显微镜（SEM）和扫描探针显微镜（SPM）的出现。
测量物质表面的原子形态和排列已经成为了现实。
表面形貌测量方法大致分为机械触针式测量、光学探针式测量、干涉显微测量、SEM 和SPM五种，其中机械触针式测量、显微干涉测量和SPM技术在科学研究和工业领域应用较广。
这三种方法都能达到较高的测量分辨率和精度，而且均有性能较好的商用仪器被开发出来[4]。
但这几种方法都有各自的应用范围，这是由自身的测量原理决定的。
下面结合超精密表面粗糙度测量，分别对这三种方法加以论述。
1.1机械触针法机械触针法按照位移检测方式分为电感式[5]、电容式、压电式、迈克尔逊干涉式[6]、柱面光栅干涉式[7]、扫描白光干涉式[8]等，由于直接接触被测表面，其测量结果稳定可靠，成为了工业上应用最广的表面粗糙度测量仪器。
为了测量表面微小的间距和峰谷，需要使用极细的针尖，针尖半径一般为几微米。
通常在针尖镶金刚石以提高针尖硬度，降低磨损。
在测量的过程中，触针针尖在机构自身重力、外部机械力或电磁力的作用下与被测表面紧密贴合，与触针直接连接或通过机械杠杆连接的传感器检测测量点的高度值。
在扫描载物台驱动下，触针相对于被测样品运动并对被测表面逐点扫描 触针针尖划过被测表面 从而获取到被测表面的轮廓曲线。
机械触针法归纳起来有以下特点：（1）具有较大的水平测量范围，测量范围取决于扫描载物台的运动行程，一般有几十毫米；（2）具有较大的垂直测量范围和较高的纵向分辨率，一般垂直测量范围可达几毫米到十几毫米，纵向分辨率可达纳米量级；（3）动态性能差和逐点测量决定了该类仪器测量速度慢，这也会引入环境因素的干扰，影响测量结果；（4）触针针尖作用于被测表面，接触力约为几毫牛到几十毫牛，而且随高度变化很大，这会划伤被测表面特别是松软的表面，所以触针法不适合软质材料表面的测量；（5）由于针尖半径的限制，无法测量出超精密表面测量所关心的轮廓中的高频部分，因而机械触针法不适合超精密表面粗糙度的测量，一般只用于表面粗糙度在亚微米量级及更大的表面。
1.2显微干涉法显微干涉法是利用光学干涉原理进行表面形貌测量的一种非接触测量方法。
干涉显微法包括扫描白光干涉法[9]、相移干涉法[10-11]、外差干涉法[12-13]、全息干涉法[14]等。
扫描白光干涉法是一种大范围、高精度、相位不模糊的显微干涉法[15]。
扫描白光干涉法利用白光相干长度短的特点，使用零级条纹定位。
在扫描系统的驱动下，干涉显微镜对被测表面高精度扫描 记录每个采样点处于零光程差位置时的扫描位移值，从而取被测表面的三维形貌。
相移干涉法和外差干涉法是典型的位相干涉测量方法，通过检测受被测表面形貌调制的显微干涉图像中的位相信息来获取被测表面的三维形貌。
全息干涉法是利用光干涉获取被测表面的光强和相位，并用数值模拟光学的衍射过程，再现被测表面的三维形貌。
显微干涉法归纳起来有以下特点：（1）采用多采样点测量或面测量，测量效率比机械触针法高；（2）具有较高的纵向分辨率，能达到纳米级以上分辨率；（3）垂直测量范围小，位相测量法受波长限制，扫描白光干涉一般也只有几十微米；（4）受衍射极限和显微物镜数值孔径的限制，横向分辨率难以突破亚微米量级，因而不适合超精密表面粗糙度的测量。
1.3扫描探针显微镜1982年Binning和Rohrer研制成功了世界上第一台扫描隧道显微镜（STM）。
STM出现以后，多种形式的扫描探针显微镜（SPM）陆续被研发出来[16-20]，SPM 通过探测探针与被测样品间的各种相互作用进行测量。
STM基于量子隧道效应，通过检测隧道电流来获取表面形貌，具有极高的测量分辨率，能观察到物质表面排列的单个原子。
但由于其基于量子隧道效应，这从原理上决定了其测量对象要求具有导电性能，因而绝缘材料需要镀一层导电材料才能进行测量。
附加的镀层无疑会影响测量结果，这也限定了STM的推广。
1986年，Binning，Quate等人在STM的基础上发明了原子力显微镜(AFM) [35]。
AFM的出现，使观察物质表面的原子形态和排布成为可能，在科学研究和工业生产上有着十分重大的意义。
AFM以原子力探针针尖原子和被测表面原子间的作用力作为检测对象，能达到原子级测量分辨率，结构上由原子力探针、微悬臂偏转量检测装置、扫描系统等几部分组成 其原理图如图1-1所示。
图1-1 AFM原理图原子力探针由集成加工成一体的探针和微悬臂组成。
AFM通过检测微悬臂的偏转来获取被测点高度，在被测区域内按照一定的轨迹逐点扫描来对被测表面成像。
AFM基于原子间的相互作用力，避免了STM难于测量绝缘材料表面的缺陷，迅速成为了在工业测量领域使用最广的SPM。
AFM具有原子级横向分辨率和纵向分辨率，但早期的AFM主要用于对表面成像，其计量特性差。
为了获取有计量意义的数据，国内外科研院所已经开展了一些对计量型AFM的研究[21-25]。
但这些研究大多只是附加计量系统并不能满足超精密表面粗糙度测量的要求。
二、触针式表面粗糙度测量的发展2.1触针式轮廓仪的发展及现状早在1929 年, 德国的G. Schmaltz 首先对表面微观不平度的参数进行了定量的测量, 随后出现了一些基于机械和光学方法实现信号转换的表面特征记录仪器。
1936 年, 美国的E. J. Abbott 研制成功第一台车间用的测量表面粗糙度的轮廓仪, 它是现在美国Bendix 公司测微计分厂生产的表面轮廓仪的先驱。
1940 年,英国Taylor- Hobson 公司研制成功了表面粗糙度测量仪Talysurf 。
从那时以来, 各国也竞相研制轮廓仪, 轮廓仪从此进入了表面特征测量领域, 并迅速取得了主导地位。
轮廓仪技术的发展同电子技术、计算机技术、信号处理技术等发展相适应。
以Talysurf 系列产品为例, 它经历了电子管电路技术(Talysurf3 型) , 晶体管电路技术(Talysurf4 型) 和集成电路技术( Talysurf 5P 5Z 5L) 等阶段, 目前已经进入了数字技术、计算机技术辅助轮廓仪的新阶段, 如Talysurf 5M 、Talysurf 6 型和Form Talysurf,而每一阶段的转变都使轮廓仪达到了一个更先进的水平。
触针式轮廓仪尽管有产生划痕、扫描速度低、测量区域有限等缺点, 但它仍是目前最常用、最可靠的表面粗糙度测量仪, 并且一直是各国国家标准及国际标准制定的依据。
2.2. 滤波表面轮廓中的高频分量是表面粗糙度信号, 为了获得该信号, 需要对表面轮廓进行高通滤波。
在最初的电动轮廓仪中模拟电子滤波器是由两级相同的RC 网络级联而成, 它的传输特性已标准化, 在ISO3274-1975 标准中规定, 传输系数为:201()(10.577/)K j λλλ=- 事实上, 这样的滤波器是两个完全相同的一阶高通巴特沃斯滤波器的级联。
在截止波长处的传输系数为75% , 但它的相移是非线性的, 会使表面轮廓发生扭曲, 即所谓的相位失真。
在模拟电路中曾采用一种“全通网络”对其进行校正, 但效果不很理想。
随着计算机技术在轮廓仪中应用的发展, 数字滤波器被引入了表面特征测量系统中。
由于当时的国标仍是按模拟滤波器的特性而定义, 因此在最初的微机化轮廓仪中, 数字滤波器只是将2RC 模拟滤波器进行数字化, 它的幅频特性是与模拟滤波器一致的。
在数字技术中, 如果将数据按序列的正常时间次序通过滤波器, 然后颠倒序列的时间次序再通过同一滤波器, 如图2-1 所示, 这样等效滤波器的频率特性是实数, 就实现了零相位的数字滤波。
图2-1零相位滤波器原理对于模拟2RC 滤波器和零相位数字滤波器, 在截止波长处的增益为75%, 而且随着频率的增大, 衰减过程比较慢。
如果将轮廓信号分别通过粗度滤波器和 波度滤波器, 将分别得到的粗度信号与波度信号叠加,与原轮廓不符。
新的国际标准( ISO/ TC57/ SCIN129,1990) 建议使用高斯滤波器, 该滤波器的权函数为:2()t h t A e β-=∙选择合适的参数A 和β, 可以使高斯滤波器在截止波长处增益为50%。
2.3. 轮廓仪产品简介Taylor- Hobson 公司是全球公认的精密计量仪器的创新者和领导者, 发明了第一台粗糙度仪和圆度仪,它早期生产的Talysurf 5和Talysurf 6型轮廓仪80 年代在我国各工厂计量室中得到了广泛的应用。
目前市场上的Form Talysurf series 轮廓仪以其系列化产品来适不同检测需要, 一般用于计量室, 分辨力/量程可达到0. 6nm/0. 04mm, 12. 8nm/10mm。
另外还有FormTalysurf Plus 型粗糙度轮廓仪, 它可以用于加工现场。
便携式轮廓仪Surfronic Duo 体积小, 重量轻, 可以测量多种被测表面。
德国Hommel公司有着120 多年精密计量仪器制造的悠久历史, 它的轮廓仪产品比较典型的有T500,T2000,T4000和T6000等。
T500是便携式无缆线连接的粗糙度仪的代表, 测量、控制、显示和传感器集成在一个很小的主机上。
T1000 是集台式和便携式于一身的多功能粗糙度轮廓仪, 它的特点是触头可以旋转90°, 可以沿纵向和横向在平面、圆弧面、轴颈和小孔内进行测量。
T1000 和T500 都可以通过打印机即时打印轮廓曲线和测量结果, 也可以通过RS232 接口与微机联机。
T4000 和T6000 是台式高精度粗糙度测量仪。
可以测量几十个粗糙度、波纹度和轮廓参数。
配合各种测头可测量各种复杂表面的轮廓及粗糙度, T6000的分辨力可达0. 001μm。
德国Mahr集团在1973年收购了Perthen公司后,在表面粗糙度测量方面揭开了一个新的篇章。
其代表产品M 系列便携式粗糙度仪应用十分广泛, 有多种选择附件, 可实现复杂沟槽的测量。
台式粗糙度仪PerthometerS3P, S4P和粗糙度、轮廓、形貌综合测量站Concept 都是性能很好的表面粗糙度测量仪。