测量知新 | 图释三维表面形貌的七类分析指标

对零部件而言，宏观的形位公差的测量是基础性的，因其直接影响产品的功能。但除此之外，如需使精密零部件发挥完整或优异的性能，则要进一步考虑零部件表面，特别是接触表面的状况。例如表面粗糙度与金属零部件的配合性质、疲劳强度、耐磨度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对其使用寿命和可靠性有重要影响。三维表面形貌测量提供零部件表面的千万点云数据，可用于分析如下七类表面质量指标。

1.平面度

平面度是指实际平面与标准平面的偏差。在分析软件中，三维表面形貌测量的数据经过最小二乘法等算法得到标准平面，以平行于标准平面，且具有最小距离的两包容平面间的距离作为平面度误差。

2.粗糙度

粗糙度是指加工后的零部件表面上具有的较小间距和微小峰谷所组成的微观几何特征，一般受到加工和摩擦等因素形成。粗糙度是表面质量最直接的显示，粗糙度Ra＜0.8μm的表面称之为镜面，即能够倒影出物体影像。

传统的粗糙度表示方式有Ra（轮廓算术平均偏差），Rz(十点高度)等，最新的ISO25178标准将粗糙度的计算从取样轮廓线扩展到了面，如Sa为Ra扩展到面的参数，表示相对于理想平面，各点高度差的绝对值的平均值。

3.翘曲度

翘曲度是实测平面在空间中的弯曲程度，以翘曲量来表示，比如绝对平面的翘曲度为0。计算翘曲平面在高度方向最远的两点距离为最大翘曲变形量。

4.共面性

共面性也被称之为平整度、共面度，是指各个端面与基准面的偏移量，基准面由定义的三个端面组成。常见的应用包括IC芯片、电子连接器等电子元器件的针脚共面度等。

5.轮廓度

轮廓度是指实测轮廓与理想轮廓的偏差情况，用于描述曲面或曲线形状的准确度，可以带基准，或者不带基准。在测量分析中通过2D截面计算获得。

6.波纹度

波纹度与粗糙度类似，指间距大于表面粗糙度但小于表面几何形状误差的表面几何不平度，属于微观和宏观之间的几何误差。

7.腐蚀、磨损的面积与体积

零部件表面由于腐蚀、磨损作用发生变化，在相关的研究中需要计算腐蚀、磨损表面的面积和体积，这些结果可在三维表面形貌测量数据中得到。