表面粗さは接触法または非接触法でテストできます。
接触または非接触の方法図
接触式プロファイロメーター
スタイラスの先端がサンプル表面に直接接触します。
スタイラスは検出器の上部に取り付けられており、サンプル表面を追跡します。電子検出のために上下に動きます。
電子信号は増幅され、デジタル変換された後に記録されます。
接触式表面粗さ計を使用して微細な形状や粗さを正確に測定するには、接触圧力を小さくし、スタイラス先端の半径をできるだけ小さくする必要があります。スタイラスはサファイアまたはダイヤモンドで作られています。先端の半径は通常 10 µm 未満です。スタイラスの理想的な形状は、球形の先端を持つトロイドです。
先端半径: rtip=2um.5 um、10um
円錐角: 60度、90度
※特に指定がない限り、一般的な計測機器の理想的な円錐角は60度です。
ポータブル表面粗さ計
接触式プロファイロメーターの動作原理は、ダイヤモンド スタイラスが製造部品の表面を移動する際の Z 変位を測定することです。スタイラスが製品の表面に沿って移動すると (通常、範囲は最大 25 mm)、この変位がデジタル値に変換され、プロファイロメーターの画面に表示されます。表示された後、製品設計者または製造業者は測定結果を分析し、製品の属性をより深く理解することができます。粗さ接触検出図
接触式粗さ計では、スタイラスの先端がサンプル表面に直接接触します。検出器の先端には、サンプルの表面をトレースするスタイラスが装備されています。スタイラスの垂直方向の動きは、LVDT などの変位センサーによって増幅されデジタル変換された電気信号によって記録されます。
接触測定の欠点
測定中にスタイラスが製品の表面と接触すると、表面が損傷し、表面粗さが変化する可能性があるためです。また、非接触技術よりも速度が遅く、測定はスタイラスの先端の半径によって制限されるため、大規模な生産プロセスに採用すると、組み立て工程が遅くなる可能性があります。さらに、接触技術では、微細な測定ポイントの位置特定と識別が難しく、検査のためにサンプルを切断して加工する必要があります。
2. 非接触プロファイロメーター
非接触型プロファイロメータは、レーザー三角測量、共焦点顕微鏡、デジタル ホログラフィーなど、さまざまな技術を使用して測定できます。最も一般的な非接触型プロファイロメータは、物理的なプローブの代わりに光を使用する光学式プロファイロメータです。
ピンホールの直径はわずか数十マイクロメートルで、焦点が合っていないときに反射光を遮断する役割があります。「焦点が合っている」ときは、通常の光学系とレーザー共焦点光学系の両方の反射光が受光素子に入ります。「焦点が合っていない」観察時には、通常の光学系の反射光（焦点が合っていない光）は受光素子に入りますが、レーザー共焦点光学系の反射光（焦点が合っていない光）はピンホールで遮断されます。つまり、焦点が合っているときのみ反射光が受光素子に入るということであり、これが共焦点光学系を形成する基本となります。
光学測定技術では、光が製品の表面に向けられます。適切に配置された参照ミラーからの反射を取得することで、カメラは表面を 3D で検出できます。
接触測定と非接触測定の比較
非接触式プロファイロメータは非常に信頼性が高く、ミクロン単位の表面変化を測定でき、表面粗さをはるかに高速に計算できます。さらに、非接触式表面測定ツールは、スタイラスの先端のサイズに制限されないため、より広い領域を測定できます。
