DB32T-增材制造 金属粉末床熔融工艺制件表面结构的测量与表征

Q/LB.□XXXXX-XXXXDB32/TXXXX—XXXX前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由江苏省工业和信息化厅提出。本文件由江苏省工业和信息化厅归口。本文件起草单位：无锡市检验检测认证研究院、南京师范大学、南京智能高端装备产业研究院、南京工业大学、中航迈特增材制造(徐州)有限公司、江苏永年激光成形技术有限公司、徐州铭顺佰成科技有限公司。本文件主要起草人：陈旭、杨继全、唐文来、夏俊、胡娟、尹云彤、唐明亮、郑吉祥、陈振东、刘一胜。增材制造金属粉末床熔融工艺制件表面结构的测量与表征范围本文件规定了金属粉末床熔融制件表面结构测量与表征的表征方法、待检件及待测表面、测量设备、测量、数据处理及测试报告等内容。本文件适用于金属粉末床熔融制件表面结构的测量与表征，其它工艺增材制造金属制件表面结构的测量与表征参考使用。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T131产品几何技术规范(GPS)技术产品文件中表面结构的表示法GB/T3505产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数GB/T10610-2009产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法GB/T33523.1产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第1部分：表面结构的表示法GB/T33523.2产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第2部分：术语、定义及表面结构参数GB/T33523.3产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第3部分：规范操作集GB/T35351-2017增材制造术语ISO/ASTM52902AdditivemanufacturingTestartifactsGeometriccapabilityassessmentofadditivemanufacturingsystems术语和定义GB/T3505和GB/T33523.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

表面形貌surfacetopography实际表面realsurface制件的整体表面结构。表面结构surfacetexture真实表面典型的某些偏差的组合，通常包括粗糙度和波纹度。成形态asbuilt除需要移除成形平台、去除支撑移和/或去除原材料外，零部件在成形后和后处理工作前的一种状态。[来源：GB/T35351-2017,2.7.2]上表面topsurface粉末床熔融工艺成形制件与X-Y平面平行的顶部表面。在设备坐标系中，垂直于Z轴并且平行于机器正面的为X轴；垂直于Z轴和X轴的为Y轴，见GB/T41507-2022。侧表面sidesurface粉末床熔融工艺成形制件不与X-Y平面平行的表面。下表面bottomsurface粉末床熔融工艺成形制件与X-Y平面平行的底部表面。在设备坐标系中，垂直于Z轴并且平行于机器正面的为X轴；垂直于Z轴和X轴的为Y轴，见GB/T41507-2022。表面结构表征方法通则表面形貌指的是制件的真实表面，表面形状指的是制件的基本形状，表面结构指的是去除形状成分后仍剩余的成分。表面结构可通过滤波分离为粗糙度和波纹度成分，也可作为原始轮廓进行评定，粗糙度指的是表面结构中的高空间频率成分，波纹度指的是表面结构中的低空间频率成分，轮廓和区域表征步骤分别按1和图2进行。轮廓法表面结构表征流程区域法表面结构表征的流程轮廓法表面结构轮廓法测量按GB/T3505进行，表面结构测量应垂直于主要制造工艺标志的方向，对增材制造表面而言，该方向是熔融轨迹（上表面）或成形方向（侧表面）。对于主要制造工艺方向不明确的表面，轮廓测量可在多个方向进行测量，并将结果平均。滤波选择应基于感兴趣区域的特征进行选择，对增材制造表面而言，2.5mm的λc滤波截止值已足够捕获表面信息，也可采用更小的滤波截止值以对表面的细节特征进行表征。轮廓法表征参数见GB/T3505（ISO21920），主要分为原始轮廓参数（P-）、粗糙度轮廓参数（R-）和波纹度轮廓参数（W-），其常用参数为Ra，但其他参数可能对表面细节特征的表征更有益，如以轮廓上峰值特征为目标的参数(Rpk等)可能对表面上颗粒特征的表征有用；以轮廓偏斜度特征为目标的参数（Rsk等）和以轮廓陡度特征为目标的参数（Rku等）可提供是否有峰或谷的存在，以及高度分布和高斯分布之间的关系。区域法区域法表征时，表面是由应用的过滤器定义的以及它们如何限制表面上的尺度。相当于粗糙度轮廓的是”S-L”表面，相当于波纹度轮廓的是“L-F”表面，相当于原始轮廓的是“S-F”表面。区域法表面结构的表征按GB/T33523.2进行，采样区域通常为光学测量系统的视场大小，但也可以由拼接等方式实现更大面积的评定区域。滤波的选择应基于感兴趣区域的特征进行选择，对增材制造表面而言，2.5mm的L滤波截止值已足够捕获表面信息，也可采用更小的滤波截止值以对表面的细节特征进行表征。区域法表征参数见GB/T33523.2，区域法表征中常用的参数有Sa、Sq和Sz等，然而这些参数通常只能量化统计平均值或大高度范围（峰高或谷深）的存在，而在高度分布形状评估方面受限，Ssk可与Sq或Sa一起使用以区分向上的表面和向下的表面。应用功能参数可辅助表面高度范围的可视化，从而识别PBF表面上的峰区。除基于参数的表面结构表征外，基于感兴趣区域特征的表征主要是基于粉末床熔融增材制造（以下简称“PBF”）表面存在的颗粒物、溅射物、熔融轨迹、熔融波纹等特征的表征，如坑的深度、颗粒物的高度、熔融轨迹的宽度等。待检件及待测表面待检件的制备通则试样表面（成形态时）可分为“上表面”、“侧表面”和“下表面”，其中，基于表面取向，侧表面又分为向上侧表面及向下侧表面。在进行表面结构测量时，下述5.1.1.1~5.1.1.3所属的金属粉末床熔融金属制件不同表面形貌特征哪些应纳入表面结构测量应由供需双方事先协商，即只有在买卖双方事先同意的情况下，某些形貌特征才能被视为缺陷，如果指定了缺陷，在执行表面结构测量前应确定是否存在缺陷及是否应拒绝或接受这些缺陷，如果不存在指定的缺陷或未指定缺陷，则应包含在表面结构测量中。上表面上表面通常包含与特定加工参数（如扫描速度、激光功率和扫描间距等）相关的结构和特征，如熔融轨迹、熔融波纹、溅射物和其他特征/缺陷。熔融轨迹。该特征是能量源扫描轨迹的产物，是上表面可观察到的最明显的结构特征，一般是复杂细长的突出物，肉眼可见(通常宽度为几百微米)。熔融波纹。该特征是沿熔融轨迹表面形成的较小的形貌结构(通常宽度为几微米)。飞溅物。该特征是熔体和半熔物质从熔池中喷溅出来形成的产物，常出现在顶部表面（通常以十几微米到一百多微米的球形/半球形颗粒形式出现）。其他特征/缺陷，如球化及孔隙等。球化特征。该特征是以球状颗粒结构的形式取代了连续的熔融轨迹，颗粒的大小从几十微米到几百微米不等。孔隙。该特征在上表面的形态主要是大小不一的凹坑，尺寸一般在几十微米到一百微米之间。侧表面粉末床熔融制件侧表面主要受相对于成形方向的阶梯特征、层间熔合以及表面与周围粉的相互作用的影响，可分为朝上的侧表面和朝下的侧表面。向上的侧表面以成形过程中存在的明显偏移层（即阶梯效应）或低斜度熔融轨迹结构为主，而向下的侧表面通常以粉末粘附为主，有时也包含残余支撑结构。阶梯特征指的是成形过程中存在的明显偏移层，该偏移层会随着结构取向的改变而改变，偏移层主要以较大尺度的波状成分出现，表面坡度越低偏移越明显，而坡度较陡的表面则以粉末粘附为主。粘附在侧表面的球状突出物（由粉末颗粒形成）数量随着成形角度的增加而增加，向上的侧表面比向下的侧表面具有更少的颗粒粘附。侧表面表面形貌中可能存在的特征/缺陷包括孔隙和较小的热裂纹，也可能存在由分层和支撑去除导致的大尺度缺陷(如大凹坑)。下表面和支撑表面下表面和支撑表面的形貌特征与侧表面相似，下表面通常以颗粒粘附为主，并经常受到支撑结构移除和及其过程中任何残留物的严重影响。待测表面的准备成形平台和支撑移除通常使用手动切割工具、自动切削和/或电火花线切割设备来移除成形平台/支撑,但易在连接表面留下痕迹，且不同方式留下的痕迹也不相同。当使用手动切割工具(如斜口钳、锉刀)时，易在支撑周围的表面留下划痕或支撑的残余结构。使用自动切削设备（带锯、铣削机床等）通常也会留下一些残余结构。具有支撑的下表面与侧表面情况相似，它将包含来自各自工艺的确定性形貌构成(即工具标记)。电火花线切割会留下一个相对平坦的表面，但会出现由放电而引起的凹坑。电火花线切割最常用于将制件从基板上去除，也可针对性地去除局部支撑。颗粒移除和清洗激光粉末床熔融待检件待测表面从成形室中移出时大部分粉末已经脱落，表面仅有少量的粉末粘结，其它残留的松散粉末可通过手动刷拭或用压缩空气去除。松散粉末（几微米至几十微米）可能导致空气或机械装置的污染(包括测量仪器的污染)，也可能对操作人员健康造成危害。为消除这种风险，后处理和测量应在支撑去除并对其清洗(如用压缩空气或超声波)后进行。电子束粉末床熔融增材制造待检件待测表面则需要更强的粉末清除方式，如使用成形室中的其它同质松散粉末对其进行喷砂以去除其周围的烧结“粉块”。存储和运输待检件待测表面应储存在合适的容器内，可以是塑料袋或塑料样品箱。为防止待测表面的污染和损坏，应尽量减少与感兴趣待表面的物理接触。应避免使用纤维材料(布和组织)对待测表面进行包裹，以防止纤维脱落在待测表面而影响到测量结果的准确性。精加工表面精加工指的是旨在改善表面结构而采取的特定步骤。由于每个精加工工艺都会在表面上产生其特有的加工标记，因此，应记录所采用工艺的细节。了解精加工过程及其工艺参数的信息，可以更好地确定测量时需关注的参数，可应用于增材制造表面的精加工工艺包括但不限于：批量精加工。将制件浸入与磨料介质一起的振动腔室中进行加工的一种方法，该工艺的标志是光滑的表面(包含与介质交互产生的多向划痕)和放射状的边缘。机械加工。使用机械加工设备和工具进行加工，以便从近净形状的增材制造零件上去除多余的材料或者部分，在表面上留下与机床上使用设置相关的刀具痕迹(例如，切削速度、刀具直径)，然而，这些机械加工和其他去除材料的过程可能会暴露近表面的孔隙，其特征是表面上有几微米到几十微米的凹坑。其他工艺，如喷丸、重熔等。测量设备概述可用于金属粉末床熔融制件表面结构表征的设备有接触式的触针式轮廓仪、光学非接触式的变焦三维表面形貌测量仪、激光共聚焦三维表面测量仪和相干扫描干涉仪及近几年新兴起的用于增材制造成形件内表面或凹表面表面结构表征的X射线计算机层析成像等设备。金属粉末床熔融制件如高坡角和凹坑等表面特征的存在及材料本性和制件结构均将影响到仪器设备的选择。测量设备应在测试前按照制造商的设备说明书或相应的标准进行校准。触针式轮廓仪通过一个使用接触触针的探测系统实现测量，接触触针的运动被转换为位置函数的信号。变焦三维表面测量仪通过在光学显微镜中表面图像的锐度（或在最佳焦点处反射光的其他特性）确定表面各位置的高度。共聚焦三维表面测量仪通过将光源照明的针孔借助透镜成像在被测表面，并将反射回的光线借助透镜照射到位于探测器前的第二针孔内，形成一空间频率滤波器，通过测量光强变化，得到表面形貌图像。相干扫描干涉仪通过对光路长度范围扫描干涉获得干涉条纹变化得到表面形貌图像。X射线计算机层析成像X射线计算机层析扫描法是一种构建零件三维模型测量的方法，通过围绕一个旋转轴获取许多X射线图像，再重建一个三维模型，常被认为能够实现表面测量所需的横向分辨率。测量测量要点定位、重复和采样制件待测表面的位置通常应在设计规范中明确，一般相似的表面被分为一组。表面规范见GB/T131和GB/T33523.1。功能表面应进行测量和表征，以确定其是否符合规范。对于具有圆形表面(由许多成形方向组成)的制件，如果没有明显的可辨别的角度区域，分类会比较困难。通常在每个确定的表面选择参数预期值最大的区域内进行不少于三个位置的测量。粉末床熔融侧表面和下表面通常有最大参数值的位置，对于简单的表面，应该在预期值最大的位置进行测量，但需注意该方法可能会造成参数值过大或与某些成形参数相关性差的问题。如果存在功能指定的表面，应被描述为单独的区域，且每个区域应至少有三个位置的测量，每次测量应在预期值最大的位置进行。设备考虑应记录所使用测量系统及用户确定的测量工艺参数等信息。7.1.3测量尺寸测量尺寸取决于感兴趣特征的最大尺度，单次测量尺寸将受到视场大小的限制，视场拼接可扩大测量尺寸，但会增加时间，预期的测量尺寸可以通过L-滤波器或与表面特征的关系来选择，通常与这两个因素都有关。场拼接可在较高的分辨率下实现大尺寸的测量；但场拼接需要使用算法拟合不同视场测量结果以产生更大的测量尺寸，该过程可能会产生拼接误差，从而影响测量的可重复性。对于依赖于特征的测量，测量尺寸应至少是测量对象（如颗粒大小、熔池宽度或层厚等特征）宽度或其他相关特征的三倍。7.1.4分辨率分辨率取决于感兴趣的最小尺度，并受到光学或采样间隔或两者的限制。光学分辨率的评估有很多种方法，每一种都有一个特定的方程。采样间隔与测量原理和检测器(通常是CCD)产生的图像有关，所使用的光学器件，可以大于或小于光学分辨率。7.1.5斜率特征对光学系统来说，应寻求更高的数值孔径来测量增材制造表面。7.1.6带宽匹配“带宽匹配”是指在进行比较之前，为确保两次测量覆盖相同的空间频率“带宽”而采取的步骤。λs/s滤波器分别为应用于表面轮廓及区域的低通滤波器，λc/L滤波器分别为应用于表面轮廓及区域的高通滤波器。7.1.7异常值去除和未测量点填充测量过程中，应尽量减少异常值和未测量点，一旦产生，可采用不同的统计算法对所获数据进行处理，但应避免失真处理。测量参数设置通用要求不同的仪器需关注不同的工艺参数，该参数对表面结构特征的表征结果的准确性至关重要，同时，还可能影响到设备的安全性（触针式轮廓仪），因此，试验时，应尽可能详细的记录所有的工艺参数。参数设置7.2.1.1触针式轮廓仪测量时其工艺参数主要有：触针运动方向。触针运动方向应与金属粉末床熔融制件表面的主要纹理方向垂直。扫描速度和测量间隔。应在测量效率和测量准确性方面进行权衡，通常，对于表面较均匀且预估值较小的表面，可采用大的扫描速度和扫描间隔。降低测量速度可最大限度地降低触针飞行及触针和待测件表面损坏的风险；定期检查针尖和表面是否损坏(如，根据制造商的说明，用光学显微镜观察它们，或在对测量系统重新鉴定)也是有益做法。取样长度和评定长度。应基于增材制造表面特征特点等信息，选择适宜的取样长度和评定长度。通常2.5mm的取样长度已足以捕获增材制造测试表面所需的数据，如需获取更细微的表面特征，应采用更小的取样长度。因粉末床熔融增材制造金属制件结构的复杂性，用于表面结构表征的评估长度可能存在不足的情况，此时，取样长度应依据GB/T3505和GB/T1031并基于表面上存在的特征的大小来选择，而评定长度可以折衷到可用的下一个最小长度或根据需要确定为取样长度值的1~4倍。7.2.1.2变焦三维表面测量仪、共聚焦三维表面测量仪和和相干扫描干涉仪3种光学系统的测量参数主要有放大倍数、测量尺寸/单视场尺寸、横向分辨率、纵向分辨率等，其他更多参数见附录B。7.2.1.3X射线计算机层析成像法的测量参数主要有放大倍数、管电流、管电压及分辨率等，其他更多参数见附录B。测量参数设置完成后，应按GB/T3505、GB/T33523.2和GB/T29070进行待测面表面结构的测量。8数据处理8.1通则应基于GB/T3505和GB/T33523.2对获取获得的实际表面进行处理以获得表面结构参数值及相关的图形,数据处理流程见图1和图2。工业计算机层析成像法的数据处理应基于其自带的软件如VG、avzio等对原始扫描数据进行重建、并采用合适的方法如局部迭代法、ISO50法等进行表面定义，然后提取表面点云数据并以合适的点云密度将数据输出并在三维表面形貌分析仪中依据图2或图1进行表面结构表征以获取所需的表征结果。滤波器的选择8.2.1轮廓法和区域法表征时滤波器值截止值的选择宜按ISO/ASTM52902的规定进行。8.2.2轮廓法表征时如未给出采样长度，可基于以下2种方法进行高通滤波器截止值的选择：基于稳定性的方法。按GB/T10610-2009中7.2节的方法进行或以某截止值开始向上或向下调整，直到某个表征参数相对稳定。基于特征的方法。基于感兴趣的特征（如颗粒大小、熔融轨迹宽度或层厚度等）进行选择，建议滤波器截止值至少为感兴趣区域特征的3倍。8.2.3区域法表征时，高通滤波器截止值的选择可参考轮廓法表征中的相关规定，并结合GB/T33523.3进行选择。8.3表征参数8.3.1轮廓法及区域法参数分别见GB/T3505和GB/T33523.2。下表1增材制造金属制件表面结构轮廓法和区域法表征中建议的测量参数。建议的表征参数轮廓法区域法Ra；Rz；Rq、Rsk；Rku；Rpk；RvSa；Sz；Sq、Ssk；Sku；Sp；Sv增材制造制件表面结构不均一且存在粘附颗粒等缺陷，因此，建议采用多个参数对表面结构进行表征。9测试报告报告的应包含但不限于以下信息：待检件信息，如材质、结构及成形方位等；待测表面及其位置（图示）；待测表面后处理工艺流程及其工艺参数；测量设备校准及配置信息；测量工艺参数；用于识别和消除(或减弱)测量异常的技术；是否存在重测或复测；表征过程所涉及到的重要参数及其数值如滤波器截止值等；表征结果，含表征参数值及高度图；测试环境，包括温湿度和环境；检测人员、审核人员、批准人员签字及日期。

（资料性）

增材制造制件表面结构测量的特殊考虑A.1增材制造的一般考虑当测量晶格结构和其他具有复杂内部几何形状的制件时，表面结构测量通常受光学系统视线访问要求或接触式测量系统接触访问要求的限制。增材制造制件表面测量通常需要考虑阶梯效应，如图1。成形角度和层/切片厚度往往是侧表面形貌的主要影响因素。阶梯效应示意图A.2粉末床熔融增材制造的考虑粉末床熔融工艺中粉末与能量源相互作用，粉末床熔融制件表面带来的一些更常见的挑战（见图A.2）有：大的测量范围；球状突出物；表面/亚表面孔；反射率的变化；感兴趣区域尺度范围大；凹角特性。附着在侧面的粉末和落在上部表面的飞溅颗粒都有助于在表面上产生大的突出物。表面高度范围进一步增加了任何表面孔隙或谷区的存在，这些凸起和凹陷受限于垂直扫描范围限制的测量技术带来了挑战。采用更大的测量范围通常意味着垂直表面形貌的可重复性误差大于测量相对平坦的测试表面时存在的误差。光学特性如反射率会基于粉末床熔融所使用材料类别及制件不同表面而不同，这将给光学测量技术带来干扰，如由于表面孔隙或山谷区域的存在，需要使用高强度光线来捕捉反射光线获得表面数据，但金属粉末床熔融制件表面在熔化和凝固过程中也会产生非常光滑的区域，具有较高的反射率，该区域在高强度照明的光学仪器中易产生过饱和图像，这将使合适光学测量参数的确定变得困难。粉末床熔融制件表面通常具有很宽的空间波长范围，这些表面通常具有数百微米大小的大尺度成分(例如熔融轨迹或层)，以及飞溅，未熔化和半烧结粉末以及其他外生粒子，它们的特征是几十微米大小，表面上通常还存在更高的空间频率成分，如几微米大小的熔融波纹。粉末床熔融制件表面的特征和挑战在粉末床熔融工艺中，粉末和材料、成形工艺参数、支撑移除、后处理及表面精加工均对最终的表面形貌有影响，这些特征也同时对表面结构有影响，对所产生特征相对尺度的了解将有助于理解各种测量技术的局限性，并有助于测量计划的制定。

（资料性）

测量参数触针轮廓仪金属PBF表面上存在的各种难以测量的特征，如飞溅物、粘附颗粒、孔隙、裂纹、悬垂、阶梯状过渡等复杂结构可能会损坏设备本身，此外，该方法该还可能导致触针飞行和待测件表面损坏。但由于触针式轮廓仪与表面的相互作用可更容易建模，该方法通常被认为是可追溯的(如果校准)。触针轮廓仪测量粉末床熔融增材制造金属制件表面与传统机加表面类似，但该表面特征的复杂性及不均一性会影响到测量参数的设置。光学系统概述光学系统本质上是非接触式测量,该方法排除了因触针机械接触而导致的试样损坏风险，但也使得制件与仪器之间相互作用的建模困难，从而导致可追溯性差，并难以与接触式进行比较。光学测量通常比接触式快，尤其是区域测量时。光学系统利用物镜提供一定程度的放大倍率并具有数值孔径(NA)。光学分辨率被定义为区分点的能力，与NA有关。具有较高NA(发现具有较高的放大倍率)的物镜可以允许逐渐倾斜的光线进入并且能够分辨较小的特征。变焦三维表面测量仪由于变焦系统可利用漫反射来避免物镜数值孔径的限制，所以目前商用的变焦系统尤其适用于粗糙表面和坡度较大表面的测量，因此，通常不能用该系统来测量光滑表面，因为在这种情况下，该系统用于确定表面位置所需的局部对比度不存在，同时，也不能用该系统来测量透明和半透明材料(同样由于局部对比度不存在)，但通过一些适当的方法(如硅胶成型)修饰表面，则可能使测量可行。变焦系统本质上也提供颜色信息，可以描述在形貌数据中无法识别的特征被表征(如表面氧化等)。变焦系统常用的可调测量参数有物镜放大倍数、垂直采样分辨率、横向采样分辨率和照明类型。物镜放大倍数。应根据所需要的感兴趣区域尺度来选择物镜放大倍数，即较小的特征需较高的放大倍数，而大视场需较低的放大倍数。通常，即使是在低放大倍数下，该系统也有足够的数值孔径来捕捉粉末床熔融制件的表面特征。垂直分辨率。应权衡垂直采样分辨率，以提高测量的重复性误差，同时不引起太多的未测量点。上表面一般具有较低的未测量点。在测量上表面时宜使用高的垂直分辨率（较低数值），从而提高测量精度。侧表面一般具有较高的未测量点。在测量侧表面时宜使用较低的垂直分辨率（较大数值），即以降低数据质量(增加重复性错误)为代价来降低未测量点。横向分辨率。应基于测量时感兴趣区域的最小尺度来进行横向分辨率的选择，然而，用户应使用能够捕获感兴趣特征的最低分辨率以降低未测量点。照明类型。应基于表面的类型、材质和取向以及充分照明表面但不造成图像对比度问题(曝光不足或过度)的能力来选择照明类型。同轴光（通常是默认的）。足以照亮上表面。环形光。环形光增加了照明的孔径，可在侧表面上使用，以控制曝光量，即既不过度饱和（主要针对顶部颗粒），也不欠曝光（主要针对孔隙等凹坑）。偏振光。可用来测量更多的反射表面，以克服出现在粒子表面的过度曝光。对于具有类似噪声、重复性误差和未测量点的测量，区域结构参数如Sa不会因测量工艺参数的改变而受到太大影响。然而，上述因素将影响到实测形貌重建的实际细节的准确性。共聚焦三维表面测量仪目前的商用共聚焦显微法测量系统都可以实现表面测量技术中最大的横向分辨率。由于不扫描光栅模式中的点，共聚焦技术速度更快，但普遍包含更高的高频噪声成分。共聚焦显微镜法测量系统用于测量增材制造制件表面时面临一些挑战和限制，因为即使是上表面也会存在高倾角（由于颗粒，气孔或在熔融边缘）区域，但可通过调整测量参数来提高测量质量。共聚焦显微法测量系统的参数设置有光线强度和增益、物镜、垂直步长高度、阈值、采样间距。光线强度和增益。与相干扫描干涉法一样，HDR模式涉及用不同的光亮度测量相同的区域，并以测量时间为代价获得最佳信号。物镜。物镜的选择取决于很多因素，如需测量总面积时，会使用最大的视场以减少拼接，或使用有利于测量表面倾斜区域或边缘的数值孔径。在增材制造制件侧表面上通常最好采用最大数值孔径（最高分辨率），并采用视场拼接的方式对其进行测量，而不是采用较低分辨率进行单一视场测量。垂直步长高度。通过使用更小的步长，可以测量更多的成像平面，从而减少代表表面高度的最大强度点的插值误差。对于PBF表面，特别是侧面，最好使用较小的步长高度，以减少测量中的噪声(然而，这一决定必须与增加的NMP进行权衡)。阈值。阈值的选择是为了去除或减少测量结果中产生的伪影。扫描模式。扫描模式可以针对增材制造制件的表面进行优化，如采样率的增加(即更慢、更准确的采样策略)，可提供更高的测量质量和更多的测量点，特别是侧表面。采样间距。采样间距(就输出数据中的点间距而言)依赖于共聚焦技术中激光扫描策略或探测器的设置。对于单个视场，NMP随采样尺寸而减小，尽管与之相关的测量噪声也随之增加。对于拼接，最好减小采样尺寸以限制数据文件过大。通常，共聚焦显微法的测量噪声与未测量点之间存在一定的关系。宜覆盖范围和测量噪声方面权衡。相干扫描干涉仪相干扫描干涉仪（以下简称“CSI”）的光源与宽带频谱(通常是白光)不相干，因为短的相干长度减少了确定条纹顺序的模糊性。CSI测量最基本的参数设置是工作台倾斜度、扫描长度、测量速度和照明/曝光量。工作台倾斜可消除局部表面倾斜，这是为了确保被测量的表面尽可能地与光轴正交。选择合适的扫描长度以能包括表面的高度范围。调整表面上的光照/曝光量以确保图像有对比度，但不过度饱和（这对于有深凹和高反射粒子的增材制造制件表面来说是困难的）。除此之外，其它更先进的设置有：物镜放大倍数。应根据测量所需要的感兴趣尺度来选择，即较小的特征需要较高的放大倍数。通常需要更小的视场和更高的数值孔径以捕捉表面上的高坡区域，但是减小视场通常会增加测量时间。带宽。应采用合适的滤波器以减少光源带宽，从而增加相干长度，有助于测量有粒子特征的更高斜率的增材制造制件表面。采样方式。信号过采样可提高测量灵敏度，增加数据覆盖率，且随过采样因子的增加会降低未测量点，但会增加信噪比。同时，增加每次测量的帧数或增加每次扫描的帧数时振动或其他不稳定或漂移也可能引起负面影响。测量优化算法可以最大限度地减少这些影响。照明设置。高动态范围照明可多次测量表面(与信号过采样类似)。对