Dobór modeli matematycznych do analizy parametrów chropowatości powierzchni w skaterometrycznych pomiarach wzorców porównawczych

• Autorzy: Kapłonek W. , Sutowski P.

Warianty tytułu

EN

Selection of mathematical models for analysis of the surface roughness in the scattered light measurements of the comparative standards

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono sposób doboru modeli matematycznych przydatnych w analizie wybranych parametrów chropowatości w pomiarach skaterometrycznych. Modele wyznaczano dla powierzchni porównawczych wzorców chropowatości, dla których rejestrowano obrazy światła rozproszonego, za pomocą układu pomiarowego wykorzystującego wielokamerowy system wizyjny CV-3000 firmy Keyence. Szeroki program badań eksperymentalnych pozwolił opracować statystycznie istotne modele, które w postaci programu pomiarowego umożliwiają ocenę parametru Rz (w zakresie od 0,8 do 25 μm) oraz Ra (w zakresie od 0,07 do 3,7 μm).

EN

The light scattering phenomenon is often used in modern optical metrology for the assessment of roughness of the precisely machined surfaces of machine parts, medical devices and measurement instruments. The developed over more than 60 years ideas for use of this phenomenon became the basis of a number of measuring techniques. Some of them use a digital image of the scattered light, which is the carrier of information about the state of the inspected surface. Its analysis as well as proper interpretation can be used to characterization of the surface texture parameters and enable the correlation of image parameters with selected parameters of the surface roughness. The paper presents a method for the selection of mathematical models, which can be useful in the analysis of selected parameters of the surface roughness measured using the scattered light. The models were determined for surfaces of the comparative roughness standards. Additionally for these standards were acquired images of the angular intensity distribution of the scattered light by means of the measuring setup which used a multi-camera universal machine vision system CV-3000 series produced by Keyence. Wide scope of the experimental research program allowed to develop a statistically significant models, which can be applied in the form of measuring program developed in CV-H3N 2.1 software. The program is used for assessment of the Rz and Ra parameters in the range of (respectively) from 0.8 to 25 μm and from 0.07 to 3.7 μm.

Słowa kluczowe

PL

rozpraszanie światła; modele matematyczne; przetwarzanie obrazu; analiza obrazu; chropowatość powierzchni; wzorce porównawcze

EN

light scattering phenomenon; mathematical models; image processing; image analysis; surface roughness; comparative standards

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 10
• Strony: 904--908
• Opis fizyczny: Bibliogr.14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kapłonek W.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny, Zakład Metrologii i Jakości, ul. Racławicka 15-17, 75-620 Koszalin

autor

Sutowski P.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny, Zakład Logistyki i Eksploatacji, ul. Racławicka 15-17, 75-620 Koszalin

Bibliografia

• [1] Hocken R. J., Chakraborty N., Brown C.: Optical Metrology of Surfaces. CIRP Annals - Manufacturing Technology, Vol. 54, No. 2, 2005, pp. 169-183.
• [2] Łukianowicz Cz.: Podstawy pomiarów nierówności powierzchni metodami rozpraszania światła. Wydawnictwo Uczelnia Politechniki Koszalińskiej, Koszalin, 2001.
• [3] Maradudin A. A. (Ed.): Light Scattering and Nanoscale Surface Roughness. Science+ Business Media, LLC., New York, 2007.
• [4] Stover J.C.: Optical Scattering: Measurements and Analysis, 3rd Ed., SPIE Press, Bellingham, 2012.
• [5] Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni. Zarysy kształtu, falistości i chropowatości. WNT, Warszawa, 2008.
• [6] Manallah A., Bouafia M.: Application of the Technique of Total Integrated Scattering of Light for Micro-roughness Evaluation of Polished Surfaces. Physics Procedia, Vol. 21, 2011, pp. 174-179.
• [7] Bloomstein T. M., Hardy D. E., Gomez L.; Rothschild M.: Angle-Resolved Scattering Measurements of Polished Surfaces and Optical Coatings at 157 nm. Proceedings of the SPIE, Vol. 5040, 2003, pp. 742-752.
• [8] Hayashi T., Takaya Y., Motoishi N., Nakatsuka Y.: Surface Inspection of Micro Glass Lens Mold Based on Total Angle Resolved Scattering Characterization. International Journal of Automation Technology, Vol. 4, No. 5, 2010, pp. 432-438.
• [9] Nakagawa K., Yoshimura T., Minemoto T.: Surface-Roughness Measurement using Fourier Transformation of Doubly Scattered Speckle Pattern. Applied Optics, Vol. 32, No. 25, 1993, pp. 4898-4903.
• [10] Van Gils S. Holten S. Stijns E., Vancaldenhoven M., Terryn H., Mattsson L.: Electropolishing of Aluminium: Processing and Assessment of Visual Appearance, Surface and Interface Analysis, Vol. 35, No. 2, 2003, pp. 121-127.
• [11] Kapłonek W., Łukianowicz Cz., Nadolny K.: Methodology of the Assessment of the Abrasive Tool’s Active Surface using Laser Scatterometry. Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, Vol. 36, No. 1, 2012, pp. 49-66.
• [12] Bennett J. M., Mattsson L.: Introduction to Surface Roughness and Scattering, 2nd Ed. Optical Society of America, Washington, 1999.
• [13] Kapłonek W., Łukianowicz Cz.: Aktywne pomiary struktury geometrycznej powierzchni metodą optyczną. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 59, No. 4, 2013, s. 300-303.
• [14] Kapłonek W., Sutowski P., Łukianowicz Cz.: Zastosowanie systemu zautomatyzowanej inspekcji wizyjnej do pomiarów i analiz rozpraszania światła na powierzchniach porównawczych wzorców chropowatości. Mechanik, Nr 8-9, 2014, s.146-155.