表面粗糙测量技术

1、 表面粗糙测量技术摘要:表面粗糙度是机械加工过程中描述表面微观形貌非常重要的技术指标之一，主要是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它主要是由所采用的加工方法形成的，如在切削过程中工件加工表面上刀具痕迹以及切削撕裂时的材料塑性变形等。表面粗糙度的测量技术是现代紧密测试计量技术的一个重要组成部分。关键词：测量技术 现状和常见问题 表面粗糙度高精度检测及其发展动向1 引言 工件表面质量的好坏直接影响其使用寿命和使用性能。 随着科学技术的进步和社会的发展，人们对于机械产品表面质量的要求越来越高。表面粗糙度是评价工件表面质量的一个重要指标，国内外很多学者在表面粗糙度检测方面做了大量

2、研究工作。目前测量表面粗糙度的主要方法有：接触式测量和非接触式测量。2 表面粗糙度测量技术 表面粗糙度是机械加工中描述表面微观形貌最常用的参数，它反映的是机械表面的微观几何形状误差，随着机械加工行业的发展表面粗糙度测量技术也得到快速会展，特别是70年代中后期，随着微型计算机应用的逐步普及和先代光学技术的发展，使粗糙度测量技术在机械加工 光学加工 电子加工等精密加工中显得更加重要。加工工件表面粗糙度是指工件表面的加工痕迹的平整和光滑程度，它是加工零件的重要特性指标之。在人们开始对加工件表面质量进行检测之初，只是用标准样件或者样块，通过肉眼观察或用手触摸的简单方法，对表面粗糙度作出定性的判断。19

3、29年，德国的施马尔茨(GSchmalz)首先对表面微观不平度的深度进行了定量测量；1936年，美国艾卜特(EJAbbott)研制成功第一台生产现场使用的测量表面粗糙度的轮廓仪；1940年，英国TaylorHobson公司研制成功第一台表面粗糙度测量仪，从而开启了现代意义的表面粗糙度检测的大门，其后各国又成功研制出多种测量表面粗糙度的现代仪器。2.1 接触式测量 接触式测量就是测量装置的探测部分直接接触被测表面，能够直观地反映被测表面的信息，接触式测量方法主要是触针法，该方法经过几十年的充分发展，以其稳定、可靠的特点被广泛应用。但接触式测量存在很大的缺陷，具体表现在：对高精度表面及软质金属表面

4、有划伤破坏作用；受触针尖端圆弧半径的限制，其测量精度有限；因触针磨损及测量速度的限制，无法实现在线实时测量。2.2 非接触式测量 为了克服接触式测量方法的不足，人们对非接触式测量方法进行了广泛研究。研究表明，非接触式测量方法具有非接触、无损伤、快速、测量精度高、易于实现在线测量、响应速度快等优点。目前已有的非接触式测量方法包括各种光学测量方法、超声法、扫描隧道显微镜法、基于计算机视觉技术的表面粗糙度检测方法等。这里我们只对基于光学散射原理的测量方法、基于光学干涉原理的测量方法和基于计算机视觉技术的测量方法做简单介绍。2.3 基于光学散射原理的测量方法 当一束光以一定的角度照射到物体表面后，加工

5、表面的粗糙不平将引起发生散射现象。研究表明：表面粗糙度和散射光强度分布有一定的关系。对于表面粗糙度数值较小的表面，散射光能较弱，反射光能较强；反之，表面粗糙度数值较大的表面，散射光能较强，反射光能较弱。基于光学散射原理测量表面粗糙度的研究方法和理论较多。四川联合大学和哈尔滨理工大学相继提出了一种称之为散射特征值的参数，表征被测物体表面上反射光和散射光的分散度，散射特征值与被测物体表面的粗糙度有很好的对应关系。哈尔滨理工大学利用已知表面粗糙度参数值的标准样块测得其散射特征值，建立关系曲线，从而实现利用散射特征值测量火炮内膛表面粗糙度,对于光学散射原理的表面粗糙度检测方法，具有结构简单、体积小、易

6、于集成产品、动态响应好、适于在线测量等优点。该方法的缺点是测量精度不高，用于超光滑表面粗糙度的测量还有待进一步改进。2.4 基于光学干涉原理的测量方法 当相干光照射到工件表面同波波长的一半为极限的，仅从条纹的状态无法判断表面是凸起还是凹陷，因此，作为一种具有较好分辨率、宽测量范围的表面粗糙度在线检测技术，这种干涉法测量技术还有待于进一步发展，基于光学干涉原理，1984年美国洛克西德导弹公司huang采用共模抑制技术研制成功了光学外差轮廓仪，光外差干涉检测技术是一种具有纳米级测量准确度的高精度光学测量方法，适用于精加工、超精加工表面的测量，而且可以进行动态时间的研究；华中理工大学采用光一位置时，

7、由于光波的相互位相关系，将产生光波干涉现象。一般的干涉法测量是利用被测面和标准参考面反射的光束进行比较，对干涉条纹做适当变换，通过测量干涉条纹的相对变形来定量检测表面粗糙度。该方法的测量精度取决于光的波长。但是由于干涉条纹的分辨率是以光外差干涉方法研制出2D-SROP-1型表面粗糙度轮廓仪。美国的维易科（VEECO）精密仪器有限公司，采用共光路干涉法研制了WYKO激光干涉仪和光学轮廓仪，可用来测量干涉条纹位相。根据光学干涉原理测量表面粗糙度分辨率高，适于测量超光滑表面粗糙度，但由于该方法的测量精度受光波波长的影响很大，所以其测量范围受到一定影响 基于计算机视觉的粗糙度测量方法是指使用摄像机抓取

8、图像，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和灰度、纹理、形状、颜色等信息，选用合理的算法计算工件的粗糙度参数值。近年来，随着计算机技术和工业生产的不断发展，该方法受到越来越多的关注。北京理工大学的王仲春等人采用显微镜对检测表面进行放大，并通过对ccd采集加工表面微观图像进行处理实现了表面粗糙度的检测。哈尔滨理工大学吴春亚、刘献礼等为解决机械加工表面粗糙度的快速、在线检测，设计了一种表面粗糙度图像检测方法，建立了图像灰度变化信息与表面粗糙度之间的关系模型。英国学者Hossein Ragheb和Edwin R.Hancock通过数码相机拍摄的表面反射图来估计表面粗糙度参数，运用

9、Vernold Harvey修正的B K散射理论模型获得了比Oren Nayar模型更好的粗糙度估计结果。澳大利亚学者Ghassan A.Al-Kindi和Bijan Shirinzadeh对基于显微视觉的不同机械加工表面粗糙度参数获取的可行性进行了评估，讨论了照射光源与表面辐照度模型对检测的影响，结果显示尽管从视觉数据和触针数据所获得的粗糙度参数存在一定差异，但是基于视觉的方法仍是一种可靠的粗糙度参数估计方法。 由此可见，根据计算机视觉技术的测量方法主要有统计分析、特征映射和神经网络等黑箱估计法。通过这些方法获得的表面粗糙度参数的估计值受诸多因素的影响，难以给出其准确的物理解释。真正要定量地

10、计算出粗糙度参数，需要科学的计算。但是随着机械加工自动化水平的提高，基于计算机视觉技术的检测方法处理内容丰富、处理精度高、处理速度快、易于集成等优点将受到越来越多的重视。接触式测量和非接触式测量方法具体又分为比较法、触针法、光切法和干涉法等。 比较法将表面粗糙度比较样块根据视觉和触觉与被测表面比较，判断被测表面粗糙度相当于那一数值，或测量其反射光强变化来评定表面粗糙度(见激光测长技术)。样块是一套具有平面或圆柱表面的金属块，表面经磨、车、镗、铣、刨等切削加工，电铸或其他铸造工艺等加工而具有不同的表面粗糙度。有时可直接从工件中选出样品经过测量并评定合格后作为样块。利用样块根据视觉和触觉评定表面粗

11、糙度的方法虽然简便，但会受到主观因素影响，常不能得出正确的表面粗糙度数值。 触针法利用针尖曲率半径为 2微米左右的金刚石触针沿被测表面缓慢滑行，金刚石触针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示出表面粗糙度数值，也可用记录器记录被测截面轮廓曲线。一般将仅能显示表面粗糙度数值的测量工具称为表面粗糙度测量仪，同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪（简称轮廓仪）。这两种测量工具都有电子计算电路或电子计算机，它能自动计算出轮廓算术平均偏差R，微观不平度十点高度RZ，轮廓最大高度Ry和其他多种评定参数，测量效率高，适用于测量R为0.0256.3微米的表面粗糙度

12、。 光切法光线通过狭缝后形成的光带投射到被测表面上，以它与被测表面的交线所形成的轮廓曲线来测量表面粗糙度。由光源射出的光经聚光镜、狭缝、物镜1后，以45°的倾斜角将狭缝投影到被测表面，形成被测表面的截面轮廓图形，然后通过物镜 2将此图形放大后投射到分划板上。利用测微目镜和读数鼓轮先读出h值，计算后得到H 值。应用此法的表面粗糙度测量工具称为光切显微镜。它适用于测量RZ和Ry为0.8100微米的表面粗糙度，需要人工取点，测量效率低。 干涉法利用光波干涉原理 (见平晶、激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高 （可达500倍）的显微镜将这些干涉条纹的微观

13、部分放大后进行测量，以得出被测表面粗糙度。应用此法的表面粗糙度测量工具称为干涉显微镜。这种方法适用于测量Rz和Ry为 0.0250.8微米的表面粗糙度。3 表面粗糙度测量的现状和生产实践中常见问题现状现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。三坐标测量机(CMM)是适应上述发展趋势的典型代表，它几乎可以对生产中的所有三维复杂零件尺寸、形状和相互位置进行高准确度测量。发展高速坐标测量机是现代工业生产的要求。同时，作为下世

14、纪的重点发展目标，各国在微/纳米测量技术领域开展了广泛的应用研究。3.1误差自补偿技术德国Carl Zeiss公司最近开发的CNC小型坐标测量机采用热不灵敏陶瓷技术(Thermally insensitive ceramic technology)，使坐标测量机的测量精度在17.8范围不受温度变化的影响。国内自行开发的数控测量机软件系统PMIS包括多项系统误差补偿、系统参数识别和优化技术。3.2丰富的软件技术Carl Zeiss公司开发的坐标测量机软件STRATA-UX，其测量数据可以从CMM直接传送到随机配备的统计软件中去，对测量系统给出的检验数据进行实时分析与管理，根据要求对其进行评估。依

15、据此数据库，可自动生成各种统计报表，包括X-BAR&R及X_BAR&S图表、频率直方图、运行图、目标图等。美国Brown & Sharp公司的Chameleon CMM测量系统所配支持软件可提供包括齿轮、板材、凸轮及凸轮轴共计50多个测量模块。日本Mitutoyo公司研制开发了一种图形显示及绘图程序，用于辅助操作者进行实际值与要求测量值之间的比较，具有多种输出方式。3.3系统集成应用技术各坐标测量机制造商独立开发的不同软件系统往往互不相容，也因知识产权的问题，这些工程软件是封闭的。系统集成技术主要解决不同软件包之间的通信协议和软件翻译接口问题。利用系统集成技术可以把CA

16、D，CAM及CAT以在线工作方式集成在一起，形成数学实物仿形制造系统，大大缩短了模具制造及产品仿制生产周期。3.4非接触测量基于三角测量原理的非接触激光光学探头应用于CMM上代替接触式探头。通过探头的扫描可以准确获得表面粗糙度信息，进行表面轮廓的三维立体测量及用于模具特征线的识别。该方法克服了接触测量的局限性。将激光双三角测量法应用于1700mm×1200mm×200mm测量范围内，对复杂曲面轮廓进行测量，其精度可高于1m。英国IMS公司生产的IMP型坐标测量机可以配用其他厂商提供的接触式或非接触式探头。3.5微/纳米级精密测量技术科学技术向微小领域发展，由毫米级、微米级继

17、而涉足到纳米级，即微/纳米技术。微/纳米技术研究和探测物质结构的功能尺寸与分辨能力达到微米至纳米级尺度，使人类在改造自然方面深入到原子、分子级的纳米层次。纳米级加工技术可分为加工精度和加工尺度两方面。加工精度由本世纪初的最高精度微米级发展到现有的几个纳米数量级。金刚石车床加工的超精密衍射光栅精度已达1nm，实验室已经可以制作10nm以下的线、柱、槽。微/纳米技术的发展，离不开微米级和纳米级的测量技术与设备。具有微米及亚微米测量精度的几何量与表面形貌测量技术已经比较成熟，如HP5528双频激光干涉测量系统(精度10nm)、具有1nm精度的光学触针式轮廓扫描系统等。因为扫描隧道显微镜(STM,Sc

18、anning Tunning Microscope)、扫描探针显微镜(SPM，Scanning Probe Microscope)和原子力显微镜(AFM，Atomic Force Microscope)用来直接观测原子尺度结构的实现，使得进行原子级的操作、装配和改形等加工处理成为近几年来的前沿技术。3.6扫描探针显微镜1981年美国IBM公司研制成功的扫描隧道显微镜(STM)，把人们带到了微观世界。STM具有极高的空间分辨率(平行和垂直于表面的分辨率分别达到0.1nm和0.01nm，即可以分辨出单个原子)，广泛应用于表面科学、材料科学和生命科学等研究领域，在一定程度上推动了纳米技术的产生和发展

19、。与此同时，基于STM相似的原理与结构，相继产生了一系列利用探针与样品的不同相互作用来探测表面或界面纳米尺度上表现出来的性质的扫描探针显微镜(SPM)，用来获取通过STM无法获取的有关表面结构和性质的各种信息，成为人类认识微观世界的有力工具。下面为几种具有代表性的扫描探针显微镜。(1)原子力显微镜(AFM)。为了弥补STM只限于观测导体和半导体表面结构的缺陷，Binnig等人发明了AFM，AFM利用微探针在样品表面划过时带动高敏感性的微悬臂梁随表面的起伏而上下运动，通过光学方法或隧道电流检测出微悬臂梁的位移，实现探针尖端原子与表面原子间排斥力检测，从而得到表面形貌信息。就应用而言，STM主要用

20、于自然科学研究，而相当数量的AFM已经用于工业技术领域。1988年中国科学院化学所研制成功国内首台具有原子分辨率的AFM。安装有微型光纤传导激光干涉三维测量系统，可自校准和进行绝对测量的计量型原子力显微镜可使目前纳米测量技术定量化。利用类似AFM的工作原理，检测被测表面特性对受迫振动力敏元件产生的影响，在探针与表面10100nm距离范围，可以探测到样品表面存在的静电力、磁力、范德华力等作用力，相继开发磁力显微镜(MFM，Magnetic Force Microscope)、静电力显微镜(EFM，Electrostatic Force Microscope)、摩擦力显微镜(LFM，Lateral

21、 Force Microscope)等，统称为扫描力显微镜(SFM，Scanning Force Microscope)。(2)光子扫描隧道显微镜(PSTM，Photon Scanning Tunning Microscope)。PSTM的原理和工作方式与STM相似，后者利用电子隧道效应，而前者利用光子隧道效应探测样品表面附近被全内反射所激起的瞬衰场，其强度随距界面的距离成函数关系，获得表面结构信息。(3)其他显微镜。如扫描隧道电位仪(STP，Scanning Tunning Potentiometry)可用来探测纳米尺度的电位变化；扫描离子电导显微镜(SICM，Scanning Ion_Co

22、nductation Microscope)适用于进行生物学和电生理学研究；扫描热显微镜(Scanning Thermal Microscope)已经获得了血红细胞的表面结构；弹道电子发射显微镜(BEEM，Ballistic Electron Emission Miroscope)则是目前唯一能够在纳米尺度上无损检测表面和界面结构的先进分析仪器，国内也已研制成功。3.7纳米测量的扫描X射线干涉技术±±0.019fm。日本NRLM在恒温下对220晶间距进行稳定性测试，发现其18天的变化不超过0.1fm。实验充分说明单晶硅的晶面间距具有较好的稳定性。扫描X射线干涉测量技术是微/

23、纳米测量中的一项新技术，它正是利用单晶硅的晶面间距作为亚纳米精度的基本测量单位，加上X射线波长比可见光波波长小两个数量级，有可能实现0.01nm的分辨率。该方法较其他方法对环境要求低，测量稳定性好，结构简单，是一种很有潜力的方便的纳米测量技术。自从1983年D.G.Chetwynd将其应用于微位移测量以来，英、日、意大利相继将其应用于纳米级位移传感器的校正。国内清华大学测试技术与仪器国家重点实验室在1997年5月利用自己研制的X射线干涉器件在国内首次清楚地观察到X射线干涉条纹。软X射线显微镜、扫描光声显微镜等用以检测微结构表面形貌及内部结构的微缺陷。迈克尔逊型差拍干涉仪，适于超精细加工表面轮廓

24、的测量，如抛光表面、精研表面等，测量表面轮廓高度变化最小可达0.5nm，横向(X，Y向)测量精度可达0.310m。渥拉斯顿型差拍双频激光干涉仪在微观表面形貌测量中，其分辨率可达0.1nm数量级。3.8光学干涉显微镜测量技术m。而扫描电子显微镜(SEM，Scanning Electric Microscope)可使几十个原子大小的物体成像。美国ZYGO公司开发的位移测量干涉仪系统，位移分辨率高于0.6nm，可在/s的高速下测量，适于纳米技术在半导体生产、数据存储硬盘和精密机械中的应用。目前，在微/纳米机械中，精密测量技术一个重要研究对象是微结构的机械性能与力学性能、谐振频率、弹性模量、残余应力及

25、疲劳强度等。微细结构的缺陷研究，如金属聚集物、微沉淀物、微裂纹等测试技术的纳米分析技术目前尚不成熟。国外在此领域主要开展用于晶体缺陷的激光扫描层析(Laser Scanning Tomograph)技术，用于研究样品顶部几个微米之内缺陷情况的纳米激光雷达技术(Nanoladar)，其探测尺度分辨率均可达到1nm。常见问题 目前在各公司在实际生产中使用的粗糙度测量设备主要有双管显微镜、干涉显微镜、触针式轮廓仪等。但这些仪器在相同条件测量同测物时，测量数据可比性很差，如果进行多次试验，就会发现测量结果两两相差极大，特别是双管显微镜的离散度特别大。我们在实际工作中，双管显微镜的测量范围是不会超过表面

26、粗糙度国家标准GB103168的一个级的，而GB103168的一个级近似对应的Rz的范围是很大的。这就造成了在贯彻国家新标准之后，当用粗糙度数值表述被测结果时，再使用它来进行测量实际工件，就会因为仪器本身和人为因素的误差，从而使得测量发生失误的概率极为严重的加大。尤其在新标准GB125089极限数据的表示方法和判定方法实施之后，这种情况更要注意。在生产实践中有人认为： 这种仪器是按照旧标准(GB103168)设置的，它是不会把7测成8，把Rz5测成Rz4.8的，但通过试验将在同一位置不同粗糙度的工件表面分别用双管显微镜测出Rz再转换为Ra后，与触针式轮廓仪测量的Rz值进行对比，我们就可以发现其

27、中的明显差异。因此在生产实践中的实际情况并非如此，也就是基于这个原因，国家粗糙度标准才明确规定： “在一般情况下评定参数Rz和Ra可任意选用。当对评定结果有争议时：512级内以Ra为仲裁标准，14级和l314级内以Rz为仲裁标准。其出发点就是基于保证测量的可靠性准确性。在生产实践中最为常见的触针式轮廓仪即触针式表面粗糙度测量仪（接触式），在使用过程中也有一些明显的不足之处。以较为常见的Talysurf4型触针式轮廓仪为例：如果将电路按照仪器的技术要求调试好，然后将各档用标准样板校准好之后，再用仪器自带的四副传感器分别测量某一工件的相同部位，将会发现有一副传感器的测量值非常明显的比其它三副的测量

28、值大15-2倍。通过对几家生产单位都使用Talysurf4型触针轮廓仪的结果进行调查分析，也发现有类似问题发生。所以在使用该款仪器乃至类似仪器时应该引起我们的注意。此外触针式表面粗糙度测量仪这种传统设备，因为是机械式接触，所以在信号接收上会产生不完善性；而且仪器分辨能力受到触针针尖半径的限制影响；在弹性形变范围内触针针尖与被测物表面接触所产生的表面压力，会引起被测件在与触针接触的部位产生形变；滤波调节、参考轴标准和基准线长度等测量条件和计算条件对测量结果的影响过大等诸多问题都应该值得我们在使用时引起注意。而且上述方法中，无论是触针轮廓仪还是显微镜仪，都是采取对被测物表面几处的粗糙度进行测量，再

29、将其取平均值，以平均值代表被测物整体实际值的方法。这种方法对于面积较大的工件，特别是高精度表面、互研表面这样表面粗糙度分布很不均匀的被测物来说，其测量结果是不能非常准确的反映实际情况。4 表面粗糙度测量技术的发展趋势 对半导体器件表面粗糙度形貌的评定而言，若其精度要达到纳米级，同时又要对工件外观形状进行100%的全数在线检测，则要求能满足高速测量或采用非接触测量。情况不同对评定要求也各不相同。对于这些不同的要求，人们提出了许多新的测量系统，即便如此，至今仍不能满足广泛应用的要求。 本文介绍的是新型表面形貌检测仪1500系列，它装备有使用广泛的差动变压器式的传感器，可实现对汽车零部件或IT行业相

30、关零部件的高精度、高倍率、低振幅的测量。为提高测量效率，该仪器设计空间紧凑，实现了全自动高速测量，降低了运行成本，性能大大改善。 差动变压器式的触针式表面粗糙度形貌测量仪的特点是：分辨率高；价格合理；操作使用方便；标准化，数据库具有很高的可行度等。从而使该仪器用于生产现场评定时，具有测量精度高、测量效率高和良好的操作性能。下面作一介绍。 1.系统的基本概念 东京精密的集成测量系统TIMS是一个信息化的柔性表面形貌粗糙度测量系统，在测量表面粗糙度和测量表面轮廓形状时，尽管其目的各不相同，但测量所得到的数据却相同，只需采用一定的解析程序就能得到所要求的解析结果（即可分别得到被测工件的粗糙度和轮廓形

31、状误差译注），全部解析结果在检查报告书上打印出来。仪器也可采用市场有的现成程序，将多个测量数据输出或用数码相机将图象曲线记录下来附在报告书上。因此，该仪器具有从测量、解析直到印刷这一连串操作全自动化进行的功能。 新理念的表面粗糙度形状检测仪Surfcom1500系列产品可同时对工件的表面粗糙度的形貌和多种微细轮廓形状进行分析。在表面粗糙度形状检测仪上附加装上轮廓形状检测用传感器，就可进行轮廓形状分析。这种复合系统再加上Y轴驱动部件就能升级进行一个工件的三维粗糙度形貌或多个工件的二维粗糙度形貌的连续测量，从而可根据用户的要求，方便地构建成相应的柔性测量系统。 2采用直线电机实现了表面粗糙度低的振

32、动测量功能 汽车零部件、机械零件表面粗糙度的平均R值，从几微米到亚微米的情况较为多见；对高精度零部件，其Ra值从几十纳米到几纳米。 高放大倍率的测量机绝不能忽视其自身产生的振动。为提高测量效率，本系统提高了测量速度，其振动也成倍增大。为此该仪器采用了直线电机。直线电机为非接触驱动，没有丝杆、齿轮，其结构简单，不会产生振动，容易保证长期工作的稳定性。采用直线电机后，仪器振动减少为不到原来的1/5，Ra值很小，仅为1nm；即使改变测量速度，其振动也没有多大变化。由于结构上间隙小，使仪器响应速度提高。采用直线电机后，可进行高放大倍率、高速测量，提高了传感器的响应特性。 Surfcom1500的标准系

33、统中增加了Y轴驱动部件，采用学教功能，就可对小型机械零部件、电器功能部件等多个工件一起进行自动检测，这对提高测量小型零件的测量效率非常有效。 3高精度轮廓形状测量功能 一般工件的轮廓形状都采用投影仪或工具显微镜来进行检测，但是利用触针式轮廓形状检测仪就能在短时间内经简单的检测，将测量结果用图形记录、保存下来，非常方便，得到了普及推广。利用数据处理系统，可对角度、半径、等分（点距）等尺寸进行测量，并与CAD所得到的理论轮廓的点阵数据进行比较，从而根据所得到的误差对工件形状进行评价，因此用途更加广泛。为适应高精度检测，新系统采用了系统精度补偿技术，使测量精度大幅度提高。 (1)圆弧补偿 轮廓形状测

34、量仪采用了X、Z轴，是一个二维测量仪。利用测量臂机构扩大了测量范围，导致测量点的运动轨迹呈圆弧状，所以有必要对其圆弧运动进行补偿修正。由于测量臂作圆弧运动，即使X轴不动，测尖位置在X方向上也要产生位移。为此，根据传感器的支点求出测量臂长LH和深度LV来对测量位移进行修正。 (2)测尖半径修正 测针端部呈球形，通常半径R为，测量点阵数据是工件的包络线，对测尖端部R有必要进行修正。对本仪器而言，为减小测尖形状(真球度)的影响，将测尖和工件接触的角度与相应触针半径可记录下来。修正时，同时使用标准球和块规，并采用球校准装置。采用相应校准程序可简便地实现测尖半径的校准和调整。 (3)直线性修正 Z轴变动

35、量的检测用差动变压器传感器的指示精度和理想直线进行比较，出现S形直线性偏差。如将直线性偏差的修正值预置修正，可使测量精度提高到原来的1/5（即3m)，大大改善了精度。 利用上述精度补偿修正技术，改善了仪器精度，使在该仪器上能够检测磨具等精密零件，测量对象大大增加，提高了仪器的使用频率。 4微细轮廓测量功能 随着微细化技术的进步，近年来要求测量机能进行微细工件的尺寸和形状分析。对测量范围为表面粗糙度测量的微米级领域内进行形状分析，如液晶导光板的形状、混合型IC厚膜形状、透明导电膜的形状、流体轴承沟道形状等微细轮廓量的要求大大增加。因此有必要在这些微米级测量领域内对圆弧、触针半径进行修正。该系统能实现这种功能。新开发的小型高性能传感器和原来相比，其测量范围扩大了20%，微细轮廓形状评定的幅值更宽。采用标准测量时，可实现1000m的测量范围。 5三维粗糙度测量功能 利用传感器的扫描动作进行多次反复测量，可对工件表