3D光学表面轮廓仪
1.何谓3D光学表面轮廓仪
2.3D光学表面轮廓仪的原理
3.3D光学表面轮廓仪的优点
4.3D光学表面轮廓仪的测量案例
5.ZYGONewView™9000系列介绍
何谓3D光学表面轮廓仪
3D光学表面轮廓仪是利用光学手段，不触碰被测工件表面，获取样品三维表面形貌的光学计量仪器。设备采集得到的三维形貌数据会传输至配套分析软件，运算得到粗糙度、波纹度、台阶高度、沟槽尺寸、面形等各类参数结果。设备依靠光源产生干涉信号采集表面信息，不需要测头接触工件，因此被称为3D光学表面轮廓仪。
3D光学表面轮廓仪的特点
与接触式轮廓仪相比，3D光学表面轮廓仪的特点是可以完成易损伤样品的检测工作。接触式设备依靠探针接触工件表面完成扫描，部分薄膜、软质工件容易在测量过程中产生表面划痕，非接触式测量可以规避这类问题。
同时该类设备可以获取完整视场的三维面数据，而不是仅得到单条扫描线的二维轮廓。部分型号设备具备图像拼接能力，可以完成更大范围工件的形貌采集。既可以放置在实验室环境开展研发检测，也可在经过环境适配后用于工业现场的产品质量管控。
常见测量场景包含精密机械零部件、光学元件、消费电子元器件、薄膜材料、医疗精密部件等工件的表面质量检测工作。
3D光学表面轮廓仪的构成
A 控制用电脑及操作台
B 主机测量单元
C 样品承载工作台
整套设备主要分为三大部分：集成光学光源、干涉物镜、扫描机构的主机测量单元，用于放置被测样品的样品承载工作台，搭载专用分析软件的控制用电脑及操作台。
主机测量单元内部集成光源、干涉显微物镜与压电陶瓷扫描装置；样品工作台支持平移、倾斜调节，分为手动与电控两种结构；控制电脑运行专用计量软件，实现设备控制、数据采集与结果输出分析的全流程操作。
3D光学表面轮廓仪的原理
3D光学表面轮廓仪采用相干扫描干涉技术(CSI)作为核心测量原理。设备的LED光源输出光线，形成干涉条纹，分别投射至被测样品表面与设备内部参考面。被测表面的高低起伏，会改变反射光的光程，设备对干涉信号进行采样分析。
干涉显微物镜沿着垂直样品表面的方向开展扫描，采集整个视场内全部点位的干涉信息，生成完整区域的三维形貌数据地图。通过解析干涉信号，换算出每一处点位的高度信息，得到工件表面三维形貌，进一步计算粗糙度、台阶高度等各类计量参数。
设备配套不同倍率物镜，物镜经过光学优化处理，在切换放大倍率之后，依旧可以维持稳定的测量表现。部分机型搭载抗振相关技术，能够降低外界振动对测量结果带来的干扰，减少设备对于严苛使用环境的要求。
3D光学表面轮廓仪的优点
3D光学表面轮廓仪的优势在于可以实现无损的微观表面形貌检测。传统接触式仪器的探针会对软质、镀膜类工件带来划伤风险，而非接触式测量无需接触工件表面，适合精密、易损伤工件的检测工作。
设备可以读取样品完整三维形貌，不局限于单条轮廓线，能够获取大面积视场下海量测点数据，可以捕捉工件表面细微的形貌变化。设备配套分析软件，能够输出各类符合通用计量标准的参数结果，便于和设计要求做比对。
同时设备适配材质范围较广，透明件、不透明件、镀膜、非镀膜工件都可以开展测量，工件反射率适配区间宽，倾斜表面也可以完成检测，无需复杂的样品前处理流程。设备自带自动对焦、智能设置功能，操作人员经过简单学习就可以开展检测工作，适配研发实验以及工业质检等不同场景需求。
3D光学表面轮廓仪的测量案例
表面粗糙度与波纹度
可以获取工件表面粗糙度相关参数，同时检测零部件表面波纹度，识别传动零件表面中频类形貌误差，用于加工工艺评估。
台阶、沟槽尺寸测量
可以测量台阶高度、沟槽深度与宽度，对微结构尺寸做量化，适配消费电子、薄膜器件微结构检测，输出高度、宽度数值。
面形误差检测
对光学元件、平面工件开展面形检测，得到工件表面整体起伏偏差，为光学元件工艺调整提供数据参考。
薄膜形貌与厚度测量
针对厚度满足条件的薄膜样品，可以同步得到薄膜表面形貌以及薄膜厚度相关数据，支持光学薄膜、功能镀层样品检测。
几何参数统计分析
软件支持设置判定阈值，输出合格/不合格判定，内置统计图表功能，方便批量样品检测时做过程质量分析，同时支持区域分割，针对工件不同区域分别计算形貌参数。
ZYGONewView™9000系列介绍
ZYGONewView™9000系列为日本原装进口3D光学表面轮廓仪，在测量精度、环境适配、功能拓展方面有着不错表现。
设备配备多组倍率物镜，搭配变焦模块，视场覆盖区间广，开启图像拼接功能后，可实现更大范围的形貌采集。扫描机构采用闭环反馈压电陶瓷结构，兼顾小范围精细扫描与扩展量程检测需求。
软件内置编程环境，使用者可以编辑自定义测试流程，搭建专属分析流程，适配企业个性化检测需求。设备测量输出结果可以遵循通用国际计量标准，保证测量数据的可追溯性。
工作台分为手动、电控两种配置，可根据使用需求进行选择。整机集成隔振相关设计，对环境振动的容忍度有所提升，降低了设备使用场景的限制。设备可以搭配定制夹具、保护罩等配件，满足特殊工件的测量需求。整套设备既可以用于实验室新产品研发，也可以用于产线零部件质量把控，覆盖多行业的精密表面测量需求。
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