3D光学分析

Donald K. Cohen博士，密歇根计量的创始人，与AZoM谈论光学轮廓的历史，它的发展和工业应用。

密歇根计量做什么以及它是如何开始的？

自1994年以来，密歇根计量公司一直提供三维表面微观纹理和磨损测量和分析服务Bruker 3D光学分析器．我与所有类型的行业合作，从汽车到医疗设备的化学和材料。欧洲杯足球竞彩

典型项目可能涉及了解组件的表面纹理如何影响其摩擦学性质，例如摩擦或润滑剂保留。其他项目可能与测量磨损图案的3D表面特性有关，以帮助确定工作中可能的磨损机制。

3D光学图像显示镀铬缺陷。©版权所有Bruker 2017

我很幸运能参与3D光学分析的早期发展，在旋转和启动密歇根计量之前，我很高兴地看到现在常规使用测量技术，并且甚至出现在文献中只是op，就像SEM，AUGE或ESCA一样。

3D光学分析是什么时候开始的?

早在20世纪80年代，亚利桑那大学(University of Arizona)的詹姆斯·c·Wyant博士创办了WYKO公司，该公司最初开发了一些用于测量抛光光学表面的第一阶段移相干涉(PSI)轮廓仪。这些二维剖面仪(NCP 1000剖面仪)只能测量约0.05微米(2微米英寸)的平均粗糙度(Ra)。所以在这个时候，“应用”推动了“工具”的发展。然而，消息很快就传开了，其他行业，特别是磁带和磁盘驱动器行业，开始使用这些剖面仪进行关键的表面检查。在IBM的Bharat Bhushan博士的资助和支持下，WYKO开发了世界上第一个3D非接触式光学分析器TOPO-3D。我有幸在TOPO-3D推出前后加入WYKO，担任产品经理。

什么是Topo-3d的一些早期应用

磁盘驱动器行业是推动光学分析技术的增长的关键，用于测量各个生产阶段的磁盘表面，以及磁记录头。事实证明，除了使用光学分析中需要测量的表面粗糙度，如滑块冠，滑块，滑块平整度和极尖衰退，所以除了表面粗糙度之外，MAG头部具有许多特性。突然，光学分析仪测量微型以及纹理。Mag Storage Industry首先使用光学分析器作为QC工具，每个植物可能有几个仪器，通常在离线QC室。现在，光学分析仪与磁盘驱动器制造过程一体。

什么推动了光学分析仪的进一步发展？

粗糙的表面是一个大司机。随着Topo-3D在20世纪80年代末正在推出，它变得明显，需要在三维的表面纹理中衡量RA大于0.05微米的表面纹理。例如，磁带提供者需要测量磁带的背面，Topo-3D无法表征。MAG头部也在设计中，阶跃特征远远超过1微米，需要检查。除了熟悉TOPO-3D的行业，汽车，医疗设备和印刷行业的其他科学家和工程师还在寻求一种测量其3D曲面的解决方案。

这是如何测量粗糙的表面处理？

1990年左右，WYKO开发了垂直扫描干涉测量(VSI)技术，该技术允许三维测量~3微米的粗糙度值和~100微米的峰谷高度。(顺便说一下，这些粗糙度值现在被称为Sa而不是Ra，以反映测量是在一个区域而不是一个剖面上)。该公司开发了一种新的剖面仪，利用VSI模式，即WYKO RST(粗糙表面测试仪)。对于VSI模式和PSI模式，测量范围被限制在大约1毫米x 1毫米，虽然新的干涉透镜很快就被引入，它允许更高的放大倍数(测量区域约200微米x 200微米)和更低的放大倍数(测量区域约3毫米x 3毫米)。早期的应用包括测量用于杂志的印版油墨容量和汽车工业中用于增强疲劳强度的喷丸齿轮表面。

WYKO RST一经开发，技术就开始推动应用，这是一个非常有趣的转变。在这一点上，许多以前不熟悉3D光学轮廓的行业正在意识到这项技术。技术的进步使制造商在竞争中获得了优势。即使在今天，我也遇到一些应用程序，人们不知道这项技术，第一次在我的实验室看到测量结果，为他们的应用打开了新的和更深层次的理解。这种理解的增加直接转化为更先进的设计和更好的产品性能。

3D光学分析的一些当前应用程序是什么？

在具有完全不同测量要求的各种行业中，为了开发和检测需求出现了许多类型的应用，例如光纤行业与医疗设备行业。例如，实时光学轮廓仪测量需要研究在DLP投影仪中使用的扫描芯片的运动结构。在世界各地的汽车厂中，3D光学轮廓术被用于测量发动机气门的研磨图案、发动机气缸内部的纹理以及喷油器的关键特性等。在消费品领域，如管道产品(如水龙头)、食品包装材料的性质(如薯片)，甚至用于传递除臭剂的组件的质地，都在产品开发和生产检测中使用3D光学分析。欧洲杯足球竞彩

仪器的进一步发展提高了这项技术的范围?

回到20世纪90年代中期，随着PC的推进力，光学分析器开始能够缝合多个高分辨率图像来测量较大的图像区域而不牺牲横向分辨率。在早期，可能会缝合10个左右的图像。今天可以缝合数百个图像以产生非常粗糙的表面的醒目测量。其他技术，例如测量半传输电影的特点，先进的自动化或图像处理以及大型样本配置。

3D光学分析器的未来是什么样子的?

应用程序仍在继续发展，这将进一步推动该技术，特别是在吞吐量领域，因为3D光学轮廓继续从一个QC检验仪器向在线过程控制工具。此外，仪器的成本持续下降，使三维光学剖面技术在典型的材料实验室和任何其他显微镜技术一样普遍。欧洲杯足球竞彩所有让汽车更省油或智能手机更智能的进步，在某种程度上都是新的光学分析能力和技术的结果。根据我的第一手经验，我可以告诉你，测量游戏从来都不是无聊的，而且我不认为这种情况会很快改变。

关于唐纳德·k·科恩

1994年，Cohen博士成立了密歇根计量公司，帮助工程师和科学家解决与“泄漏、吱吱声、摩擦、磨损、外观、粘附和其他问题”相关的问题，使用3D表面微观纹理测量和分析。

Cohen博士一直担任STLE-Detroit部门的主席，并从1988年起活跃于ASME B46.1表面纹理委员会，从2005年到2011年担任主席。

他持有the University of Michigan - Dearborn的物理学士学位，以及the University of Arizona的物理和光科学研究生学位。欧洲杯线上买球

在他的职业生涯早期，他曾在IBM从事光盘驱动器开发。他后来加入WYKO公司，担任产品经理，最后担任副总裁，负责开发3D表面纹理测量仪器。