光学计量学中的焦点变化

AZoM与Alicona首席执行官Stefan Scherer就聚焦变化、边缘几何和InfiniteFocus 3D测量设备的概述进行了交谈。

请概述infinitfocus是如何测量形状、粗糙度和轮廓的。

infinitfocus是一款高分辨率的光学三维测量设备。该系统基于变焦技术，结合了三维曲面测量装置和微坐标测量系统的所有功能。

它提供了高垂直分辨率的测量，具有高测量点密度，并且可以跨越大的测量体积和高度结构化(粗糙)表面。对于用户来说，这意味着只用一个仪器来测量形状和表面粗糙度。

此外，InfiniteFocus还可以配备3D旋转单元，实现组件的全形式测量。这是基于先进的3D合并技术，将单个测量数据合并成完整的3D数据集。

这可以实现，因为当执行测量时，InfiniteFocus与旋转单元的组合不限于从一个角度的视图。组件也可以从不同的角度进行3D测量。从不同位置的单一测量自动合并到一个3D数据集。“Real3D”技术允许组件从不同角度可视化，并测量轮廓、差异和形状。

焦点-变异的定义是什么?

焦距变化(ISO 4287/88和ISO 25178)利用光学系统的小焦距垂直扫描，从焦距变化提供地形和颜色信息。与其他光学技术相比，有两个问题需要特别注意。

首先，该方法不局限于同轴照明或其他特殊照明技术，允许克服关于最大可测斜角的一些限制。其次，该技术为每个测点提供注册的真色信息。

该系统能够测量的切削工具(如钻头、铣刀和丝锥)的尺寸范围是多少?测量面积和体积可以有多大?

可测量组件的范围包括微型工具到大型和重型组件。以涡轮叶片为例，采用变焦技术进行了测量。用户测量微工具在微米和亚微米范围内。例如，半径可重复地、可追踪地测量到1µm。最大倾斜角度可达(约)90°。

测量密度是否超过1亿个测点?这与其他测量技术相比如何?

基于Focus-Variation, infinitfocus可以在一个测量中使用超过1亿个测量点，也可以在更大的区域进行测量。据我们所知，没有其他的测量设备处理测量点到这个范围。

此外，Alicona还自动提供每个测量值的可重复性估计，分析每个测量点在z方向上的方差。可重复性度量有助于评估单个度量点的质量。这再次使测量结果易于解释。

它是否只适用于圆形刀具和零件，或者它能否测量刀具的镶块?如果是，这是否会改变系统的运行方式?

infinitfocus适用于各种表面和形状，不仅仅是圆形组件。实际上，刀片和其他刀具的测量是一种标准应用。只要有最小粗糙度，Ra在10-15nm以上，系统就能实现高分辨率测量。

应用范围从高度结构和非常粗糙的表面与陡峭的侧翼闪亮，光滑和抛光组件。系统的处理不随测量的表面而改变。但是，也支持重复度量任务的自动度量。变焦技术在实验室和生产中都得到了应用。

为什么触觉探测器不能完成同样的任务?

由于各种原因，触觉测量技术不能提供令人满意的结果，非常精细和功能表面的测量。光学测量技术焦点变化是无损的，触觉系统是“触摸”的。这可能导致“破坏性”的测量。此外，当使用触控笔仪器时，触控笔尖端的形状可能会对表面轮廓结果产生平滑效果。

此外，由于笔尖的半径相当大，有时无法捕捉到非常精细的表面结构，这可能导致不充分的测量结果。与坐标测量系统相比，Focus-Variation具有更快的测量速度、更高的测点密度和更高的垂直分辨率，可实现复杂形式的测量。此外，当测量复杂的形状，如切割边缘时，手写笔的笔尖往往不能测量边缘，因为手写笔可能会滑落。

测量地面和抛光组件的挑战是什么?设备如何在可重复的基础上测量这些组件?

地面，抛光和涂层表面显示各种反射特性和反射模式。infinitfocus使用特殊的照明技术“SmartFlash”。SmartFlash基于调制光，在整个测量区域提供同轴照明。

只要表面具有最小粗糙度，Ra在10-15nm以上，用户就可以实现高分辨率测量。

当物体从水平方向倾斜超过20或30度时，如何收集数据?

来自不同方向的光被用来积极地影响测量。最大侧面角的测量不受数值孔径的限制。根据表面使用者的测量，侧翼最多可达90°。

这是通过附加组件实现的，如可选的环光或偏振，以支持复杂几何形状的测量。

除了新制造的产品外，该系统是否也被用于精确检查工具和部件磨损?这种类型的应用程序有什么好处?

磨损分析是infinitfocus的标准应用。另外，与CAD数据或参考几何图形的自动比较也是一个典型的应用领域。在其他应用中，这使得在制造过程中更换工具的最佳时间成为可能。

与工具制造商的光学显微镜相比，Alicona系统的工具测量结果如何?

显微镜主要是观察设备，几乎没有任何测量能力。Alicona提供光学三维测量解决方案，提供高分辨率可追溯的三维测量和注册的三维颜色信息，方便、快速和可追溯的微观结构表面的形状和光洁度测量。

测量系统的培训要求是什么?

infinitfocus是非常简单和直观的使用。在不到一个小时的时间内，用户就可以使用该系统进行标准测量。一个“标签窗口”系统引导用户通过应用程序和各种表面参数的三维测量。通过一系列的导出功能增加了用户友好性。

如何提供边缘几何图形的详细再现?

通常，测量边缘的常用方法是简单地将半径拟合到边缘本身的一个相对较大的部分。然而，我们的应用工作表明，真正的边缘是椭圆，而不是一个理想的半径。

测量椭圆形状需要比通常认为的更高的横向和纵向分辨率。InfiniteFocus的垂直分辨率可达10nm，可以将椭圆形状贴合到边缘区域，提供更详细的几何再现。拟合元素由两个相邻切线的椭圆段组成。

对Stefan谢勒

Stefan在奥地利格拉茨科技大学学习技术物理学，并于2000年获得信息学博士学位。在他担任助理教授的四年中，领导了计算机图形和视觉研究所的工业机器视觉小组，他创立了一个数字显微镜的倡议。在此职位上，斯蒂芬还撰写和合作了一系列论文，并指导了十余篇硕士论文。

2001年，他创办了Alicona公司，该公司是高度专业化的，现在是高分辨率光学3D测量领域的领先制造商。如今，该公司是一家国际公司，总部设在奥地利，在德国、法国、英国、美国和韩国都有子公司。