В 1940-х годах измерение чистоты поверхности было усовершенствовано с визуального сравнения эталонных стандартов до перемещения тонкого стилуса по поверхности детали через преобразователь и усилитель. Это обеспечило данные измерения детали, которые можно было записать и проанализировать по различным параметрам поверхности для оценки ее шероховатости, профиля и волнистости.
В течение следующих полувека этот метод был неоценим для различных отраслей промышленности: он помогал двигателям работать дольше, улучшал экономию топлива, делал самолеты более безопасными и предлагал множество других усовершенствований в производстве. Преимущества были ценными для всей отрасли, но также и для пользователя, который мог получить результаты с помощью недорогих, простых в эксплуатации, портативных систем, которые могли бы использоваться на месте производства оператором станка.
Результаты измерений были двухмерными, что означало, что поверхности анализировались на шероховатость вдоль одной линии, и, таким образом, фактически проверялся только небольшой образец поверхности. Системы, которые являются более сложными, могут создавать результаты трехмерной площади поверхности, комбинируя множественные трассы, но при этом механическом измерении все еще остается много важной информации о поверхности. Основным ограничением этих систем было то, что техника часто ограничивалась частями или структурами, которые были видимыми и регулярными (однородными) в их структуре поверхности.
Однако существует много применений на поверхности, в которых тактильный зонд может не работать. Это может включать очень маленькие поверхности; материалы, которые очень деликатны и могут быть повреждены при прикосновении к зонду; поверхности, которые покрыты или имеют неправильную (неоднородную) форму; или пористые поверхности, такие как керамика или отливки.
В результате метрология переживает революцию с совершенно новой индустрией, разработанной вокруг оптики для точного анализа поверхности.
Новые методы анализа поверхности обеспечиваются оптическими технологиями, использующими зрение, конфокальный анализ изображений и интерферометрию.
Небольшие или чувствительные поверхности могут быть измерены с использованием оптического анализа 2D профиля, аналогичного контактным системам с превосходной корреляцией с тактильными методами. Эти системы могут быть быстрее, чем контактные системы, и позволяют профилировать небольшие участки поверхности в виде X-Y, чтобы создавать участки для анализа структуры.
Эти небольшие участки часто соединяются (сшиваются), чтобы создать более полное изображение поверхности образца. Таким образом, сочетание этих небольших участков и более длинных измерительных диапазонов системы позволяет быстро и точно осматривать и анализировать крупные детали, такие как винты, полупроводники, печатные валики или даже части блока двигателя.
В качестве альтернативы, тонкие изображения поверхности могут быть получены и объединены таким же образом, чтобы получить изображения поверхности с высоким разрешением для анализа.
Поскольку технология перешла на 3D, в стандарте ISO 25178 и ASME B46.1 были созданы новые параметры для стандартизации результатов этих методов измерения.
Они включают:
Гибридные параметры - эти значения включают в себя как высоту, так и пространственные размеры, в которых вертикальная и горизонтальная информация объединяются для получения информации об угле и наклоне поверхности.
Пространственные параметры - они определяют количество и частоту повторения поверхностных элементов, а также то, будут ли поверхности иметь разные результаты при измерении в разных направлениях.
Параметры конструкции - они описывают функциональные структуры, такие как канавки для транспортировки или хранения смазки.
Быстро меняющаяся технология позволяет быстрее получать больше информации о поверхностях, которые раньше было невозможно измерить. Эти новые инструменты улучшают процесс производства и контроля для автомобильной, медицинской, электронной и других отраслей промышленности.
