【正文】 幾何要素上若干個點的位臵坐標(biāo)繼而求得被測參量。包括采樣讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理兩個步驟。 單坐標(biāo)、雙坐標(biāo)、三座標(biāo)及多坐標(biāo)。 實現(xiàn)測量的關(guān)鍵是建立被測參量和采樣點在測量機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)關(guān)系模型。 三坐標(biāo)測量機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu) 三坐標(biāo)測量機(jī)的主體主要由以下各部分組成：底座、測量工作臺、立柱、 X及 Y向支撐梁和導(dǎo)軌、 Z軸部件及測量系統(tǒng)（感應(yīng)同步器、激光干涉儀、精密光柵尺、精密絲桿等）、計算機(jī)及軟件。 該機(jī)通過三個坐標(biāo)軸在三個空間方向自由移動，測頭在測量范圍內(nèi)可以到達(dá)任意一個測點，三個軸的測量系統(tǒng)可以測出測點在 x， y， z三個方向上的精確坐標(biāo)位臵。 三坐標(biāo)測顯機(jī)按其精度來說可以分為兩大類：一類是精密型萬能測量機(jī) (UMM)，一般放在有恒溫條件的計量室內(nèi)，用于精密測量，分辨率為， 1um或 2um，也有達(dá)到 ；另一類是生產(chǎn)型測量機(jī) (CMM)，一般放在生產(chǎn)車間，用于生產(chǎn)過程的檢測，并可進(jìn)行本道工序的精加工，分辯率為 5um或 10um，小型生產(chǎn)測量機(jī)也有 1um或 2um的。 CMM 不管任何復(fù)雜的幾何表面和幾何形狀，只要測量機(jī)的側(cè)頭能夠瞄準(zhǔn)到的地方（接觸與非接觸法），就刻通過坐標(biāo)機(jī)的測量系統(tǒng)得到各點的坐標(biāo)值，經(jīng)計算機(jī)算出它們的幾何尺寸和相對位臵，并完成數(shù)據(jù)處理，因此用三坐標(biāo)測量機(jī)具有較大的萬能性。 主要參數(shù) 數(shù) 值 單 位 X行程 3600 mm Y行程 2438 mm Z行程 1524 mm 最大運行速度 m/min 刻度值 mm 測量精度 Chameleon 7107 三坐標(biāo)測量機(jī) 美國布朗 夏普公司制造 測量范圍 : 650 1000 650 測量精度 : +L/355(ISO 103602)。 除常規(guī)精密測量外，還可以進(jìn)行高精度曲面掃描測量，可輔助進(jìn)行逆向設(shè)計。 形位誤差測量是將被測要素和理想要素進(jìn)行比較，從而用數(shù)值描述實際要素與理想要素形狀或位置上的差異。每個參數(shù)的測量過程包括測量和評定兩個階段。 圓度誤差定義 ： 圓度誤差指包容同一正截面實際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓的距離 fm m a x m i nmf R R?? 圓度誤差的評定方法 最小包容區(qū)域法最小，最小二乘法稍大 圓度儀測量法 表面粗糙度測量 表面粗糙度測量是一種微觀幾何形狀誤差。 特點：量值?。ㄐ∮?1mm)，變化頻率高，所以粗糙度測 量方法必須具有 分辨率高和頻響快 的特性。 1. 接觸式輪廓儀（觸針式輪廓儀） 針描法是一種接觸式測量方法。用一個很尖的觸針垂直于表面橫移，觸針將隨著表面輪廓幾何形狀作垂直起伏運動，把這個微小位移的信號轉(zhuǎn)換成電量加以放大，再進(jìn)行運算處理即可獲得某個表面光潔度參數(shù)數(shù)值，或者用記錄器描繪出放大了的表面輪廓圖形（早期曾經(jīng)采用機(jī)械或機(jī)械一光學(xué)的方法放大觸針的垂直位移量，現(xiàn)基本上已被淘汰）。 表面粗糙度的測量基準(zhǔn)線原則上要求與被測表面的理想形狀一致，但在實際測量中難以實現(xiàn)。比較常見的是利用與傳感器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭建立相對測量基準(zhǔn)。 傳感器殼體通過連接桿 4與驅(qū)動器相連接，在觸針 3附近的傳感器殼體上裝有一個圓弧形導(dǎo)頭 1，這導(dǎo)頭支承在被測表面 5上，并和觸針一起在試件表面上滑行。此時，測量基準(zhǔn)線為圓弧形導(dǎo)頭曲率中心的移動軌跡，所測得的輪廓信息是觸針相對于導(dǎo)頭的垂直位移。（導(dǎo)頭有機(jī)械濾波的作用）。 裝有測針 T的杠桿 M固定在繞有線圈的磁鐵中心樞軸上，觸針垂直位移改變磁鐵兩端的空氣隙，轉(zhuǎn)換為電感線圈的電感量變化，從而對載波信號進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生交變電流，然后再通過解調(diào)器獲得截面輪廓信號，送入下級放大和運算電路。這類電感傳感器的特點是輸出信號只和觸針位移有關(guān)，亦稱位移靈敏傳感器，它可以把輪廓圖形逐點描繪出來，所以一般帶有記錄器。 非接觸式輪廓儀 國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 評定基準(zhǔn)為輪廓中線 ，最小二乘中線和算術(shù)平均中線。 表面粗糙度的高度 評定參數(shù) ： 輪廓算術(shù)平均偏差 : 1( ) /naiiR y n?? ?微觀不平度十點高度 ： 5511( ) / 5z p i viiiR y y??????輪廓最大高度 ： m a x m a xy p vR y y??表面粗糙度的評定方法 納米測量技術(shù) 1982年， IBM公司蘇黎世實驗室的葛 賓尼（ Gerd Binnig）博士和海 羅雷爾 (Heinrich Rohrer)博士及其同事們共同研制成功了世界第一臺新型的表面分析儀器 —— 掃描隧道顯微鏡（ Scanning Tunneling Microscope,以下簡稱 STM）。它的出現(xiàn)，使人類第一次能夠?qū)崟r地觀察單個原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學(xué)性質(zhì)。 掃描隧道顯微鏡（ STM)的基本原理是利用量子力學(xué)中的 隧道效應(yīng) ，在樣品與探針之間加一定的電壓，當(dāng)樣品與針尖距離非常接近時，樣品和針尖之間將產(chǎn)生隧道電流Ｉ ∝ Ｖ exp（－２ｋｄ） ,Ｖ是探針與樣品之間的電壓，ｄ為樣品與針尖距離， k為常數(shù)。從上式可以看出，Ｉ與ｄ成指數(shù)關(guān)系，即隧道電流Ｉ對樣品的微觀表面起伏特別敏感， 當(dāng)ｄ減小０ .1ｎｍ時，Ｉ將增加一個量級。 工作原理 將被測樣品作為一個電極，將作為另一個電極的極細(xì)探針靠近樣品（通常距離應(yīng)小于 1nm），就會發(fā)生隧道效應(yīng)，產(chǎn)生隧道效應(yīng)電流。當(dāng)控制壓電陶瓷使探針在樣品表面掃描時，由于樣品表面高低不平而使針尖與樣品之間的距離發(fā)生變化，而距離的變化引起了隧道電流的變化，控制和記錄隧道電流的變化，并把信號送入計算機(jī)進(jìn)行處理，就可以得到樣品表面高分辨率的形貌圖像。 我們可以把掃描隧道顯微鏡的工作過程總結(jié)為：利用探針針尖掃描樣品，通過隧道電流獲取信息，經(jīng)計算機(jī)處理得到圖象。 1990年， IBM公司的科學(xué)家展示了一項令世人瞠目結(jié)舌的成果，他們在金屬鎳表面用 35個惰性氣體氙原子組成 “ IBM”三個英文字母。 原子力顯微鏡（ Atomic Force Microscope 簡稱 AFM） 原子力顯微鏡的設(shè)計思想是這樣的：一個對力非常敏感的微懸臂，其尖端有一個微小的探針，當(dāng)探針輕微地接觸樣品表面時，由于探針尖端的原子與樣品表面的原子之間產(chǎn)生極其微弱的相互作用力而使微懸臂彎曲，將微懸臂彎曲的形變信號轉(zhuǎn)換成光電信號并進(jìn)行放大，就可以得到原子之間力的微弱變化的信號。從這里我們可以看出，原子力顯微鏡設(shè)計的高明之處在于利用微懸臂間接地感受和放大原子之間的作用力，從而達(dá)到檢測的目的。 原子力顯微鏡同樣具有原子級的分辨率。由于原子力顯微鏡既可以觀察導(dǎo)體，也可以觀察非導(dǎo)體，從而彌補了 STM的不足。 左圖是目前商品化的原子力顯微鏡儀器普遍采用的激光檢測法示意圖。