[发明专利]用于评估表面粗糙度的装置和方法

说明书

本公开涉及用于评估物体的表面粗糙度的装置和方法。该装置包括具有用于测量沿物体的表面轮廓的多个位置的测量范围的共焦传感器、以及用于致动共焦传感器的致动机构。该方法包括：沿第一轴使共焦传感器移位至当前位置；沿与第一轴成法向的第二轴调整共焦传感器，使得当前位置在测量范围内；以及测量当前位置处的一组局部参数。该方法进一步包括基于多个位置处的局部参数计算一组表面粗糙度参数，该表面粗糙度参数用于对物体的表面粗糙度的所述评估。共焦传感器是基于一个或多个先前位置处的局部参数来针对当前位置进行调整的。

技术领域

本公开一般涉及评估表面粗糙度。更具体地，本公开描述了用于评估物体的表面粗糙度的装置和方法的各种实施例。

背景

表面粗糙度是表征物体表面以供对制造物体的制造过程进行后续质量检查和评估的关键因素之一。表面粗糙度是通过测量表面形貌来评估的，并且一种测量表面形貌的常用仪器是物理触笔，诸如Taylor Hobson PGI触笔轮廓仪。以栅格(raster)运动跨表面拖动触笔以捕捉表面高度偏差，但触笔是易损坏的，且测量速度相对较低(约1mm/s)以减少触笔跳跃的趋势。诸如相干扫描干涉仪和共焦显微镜等光学轮廓仪能够提供非接触式表面测量解决方案，但狭窄的视野限制了它们的扫描范围。

Fu、Shaowei等人(用于基于激光共焦显微镜的原位表面表征的非接触式测量系统)公开了一种共焦显微镜系统，该系统使用沿试样表面移动的激光共焦传感器以测量试样的表面轮廓。虽然测量结果显示与实际表面粗糙度的良好相关性，但试样具有基本平坦的表面，并且共焦显微镜系统被评估为仅适用于平坦表面。共焦显微镜系统不适用于评估非平坦表面或自由形态物体(诸如翼面)或表面轮廓未知的物体的表面粗糙度。

因此，为了解决或减轻上述问题和/或缺点中的至少一者，需要提供一种用于评估物体的表面粗糙度的改进的装置和方法。

概述

根据本公开的一方面，存在一种用于评估物体的表面粗糙度的装置和方法。该装置包括具有用于测量沿物体的表面轮廓的多个位置的测量范围的共焦传感器、用于致动共焦传感器的致动机构；以及包括控制模块的计算设备。控制模块被配置用于控制共焦传感器和致动机构以执行用于评估物体的表面粗糙度的方法。该方法包括：沿第一轴使共焦传感器移位至当前位置；沿与第一轴成法向的第二轴调整共焦传感器，使得当前位置在测量范围内；以及测量当前位置处的一组局部参数。该计算设备进一步包括计算模块，该计算模块被配置用于基于该多个位置处的局部参数计算一组表面粗糙度参数，该表面粗糙度参数用于对物体的表面粗糙度的所述评估。共焦传感器是基于一个或多个先前位置处的局部参数来针对当前位置进行调整的。

共焦传感器是基于一个或多个先前位置处的局部参数来针对当前位置沿第二轴进行调整的。同样，当前位置处的局部参数可用于针对下一位置沿第二轴调整共焦传感器。优点在于，依赖于当前位置处的局部参数，可更早地确定针对下一位置对共焦传感器的调整，并且可更快地针对下一位置调整共焦传感器以处于测量范围内。因此，这提高了追踪和测量表面轮廓以进行表面粗糙度评估的效率。

因此，本文公开了根据本公开的用于评估物体的表面粗糙度的装置和方法。本公开的各种特征、方面和优点将从以下仅作为非限制性示例的本公开的实施例的详细描述连同附图变得更加明显。

附图描述

图1A是根据本公开的各实施例的用于评估物体的表面粗糙度的装置的图示。

图1B是根据本公开的各实施例的装置的共焦传感器的图示。

图2是根据本公开的各实施例的用于评估物体的表面粗糙度的方法的流程图。

图3A是根据本公开的第一实施例的用于评估物体的表面粗糙度的共焦传感器的图示。

图3B是根据本公开的第一实施例的用于评估物体的表面粗糙度的方法的流程图。