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表面结构测量方法的分类
表面结构测量方法的分类
表面结构测量是一门研究物体表面形态与特性的科学技术。在各种应用中，如材料加工、光学器件制造、汽车制造或科学研究等领域，都需要对材料或器件表面进行测量。本文将讨论表面结构测量方法的分类。
表面结构测量方法包括表面几何、形态拓扑、表面光学、表面力学、表面粗糙度等方面。表面结构的研究是三维空间中的，因此表面结构测量方法可以分为二维测量和三维测量两大类。
二维测量方法
1.投影仪式
投影仪式方法是利用光学原理，将视线垂直于待测表面的光线投影至屏幕，从而获取表面信息。常用的投影仪式测量技术是影像投射法。利用高亮度光源，将光束对着要测量的被测工件或工具制定的投射表面，形成一组等边等角的影像，然后将这些影像投射到照像机的底片上，最后将底片放到显影室内进行显影。这种方法的优点是具有精度高、速度快、对工件的涂层及透明材料无影响等优点，但缺点是只能测量表面的几何参数。
2.扫描式
扫描式方法是指利用扫描基底的运动，通过扫描探针对被测表面进行扫描测量，实现对表面特征的测量。扫描式测量技术包括方向式、定点式、扫描式及二次光学扫描式等。其中方向式测量技术指的是依靠探针方位进行测量。定点式测量技术是指定点式触发扫描进行测量。扫描式测量技术则是指采用推进探头的方式进行测量。这种方法具有测量量大、精度高、速度快等优点，但是针对复杂型面、不规则表面等难以测量。
三维测量方法
1.光学扫描式
光学扫描式测量方法是采用计算机处理扫描平台的图像，通过计算机软件，实现精确定位各个测量点，并通过显微镜或显微摄像机对位移进行测量。通过此方法可以测量出工件的各种高低差异，也可以测量出工件在贴合轴时的厚度变化情况。这种方法具有测量快、精度高、自动化程度高等特点。
2.接触式表面测量仪
接触式表面测量仪利用机械形变技术实现表面形貌的测量，常见于机械工程领域。接触式表面测量仪主要有激光干涉测量仪和扫描探针测量仪。激光干涉测量仪的测量原理是将激光投射到工件表面上，由于表面形貌的不同，回散反射到干涉仪上时会产生干涉条纹，计算干涉条纹数量，便可以求得表面的形貌。扫描探针测量仪则是采用机械探针进行扫描，通过计算机和物理量的变化可以得到被测物体表面的三维形状。这种方法具有功耗低、稳定性高等优点。
3.光学投影和扫描式
光学投影和扫描式测量方法是采用投射仪、摄像机、扫描仪等器材，通过光的反射、折射等原理获取被测工件或工具的表面形貌及其特性。通过本方法可以获取表面的三维数据，以及表面粗糙度、公差等信息，具有测量范围宽、精度高等特点。但是这种方法要求灰度分辨率、分辨率、亮度等都能达到较高水平，对仪器的要求较高。
总结
表面结构测量方法的分类是基于二维和三维测量的基础上进行的。二维测量方法，如投影仪式、扫描式等，适用于表面的几何参数的测量。而三维测量方法，如光学扫描式、接触式表面测量仪、光学投影和扫描式等，可以测量出物体表面的三维数据，并获取表面粗糙度、公差等重要信息。应用不同的测量方法可以得到各种形态大小的测量结果，从而为不同领域的工艺研发及品质控制提供更有效的数据支持。