用于金屬增材表面形貌測量的共聚焦顯微技術
金屬增材制造(AM)技術,尤其是粉末床熔融(PBF)工藝,能夠制造出幾何形狀極為復雜的金屬零件,廣泛應用于航空航天、醫療和汽車等領域。然而,這類零件表面常具有高斜率、深槽、反射不均和粉末粘附等復雜特征,給表面形貌的精確測量帶來巨大挑戰。
金屬PBF表面的頂面和側面具有截然不同的形貌特征。頂面通常呈現熔道波紋和熱致波浪,而側面則多為粘附的粉末顆粒和球狀飛濺物,具有更高的粗糙度和更復雜的幾何結構。這些特征導致測量時容易出現信號飽和、陰影效應以及因斜率過大而產生的未測量點。
為了獲得可靠的測量結果,必須對共聚焦顯微鏡的測量參數進行系統優化。關鍵參數包括:
物鏡倍數與數值孔徑:影響橫向分辨率、景深和可測斜率范圍。
掃描模式:如單次采樣與雙次采樣模式,后者通過增加掃描方向提升對復雜特征的捕捉能力,但會增加測量時間。
橫向與縱向采樣分辨率:決定數據點的密度和測量文件的體積。
高動態范圍:通過多曝光融合應對表面反射率劇烈變化。
閾值水平:用于濾除噪聲信號,平衡數據完整性與質量。
共聚焦顯微鏡測量金屬增材表面時,不同參數對關鍵性能指標影響顯著。
表面粗糙度參數Sa最為穩健,參數變化下其波動通常小于5%,表明其對測量設置不敏感。
未測量點與噪聲則高度依賴參數選擇:雙采樣模式可顯著提升側面等復雜表面的數據完整性;增大縱向掃描步距雖節省時間,卻因依賴插值而增加噪聲;啟用高動態范圍能降低噪聲,但可能因算法判定嚴格而增加無效點;提高閾值水平在抑制噪聲的同時也會損失數據點。
表面取向與物鏡倍數是優化策略的關鍵,例如側面需采用高倍數物鏡與雙采樣模式以捕捉細節,而頂面在較低倍數下即可獲得良好測量效果。

凱視邁(KathMatic)是國產優質品牌,推出的KC系列多功能精密測量顯微鏡,可非接觸、高精度地獲取樣品表面的微觀形貌,生成基于高度的彩色三維點云,全程以數據圖形化的方式進行顯示、處理、測量、分析。
KC系列三合一精測顯微鏡現已廣泛應用于各行各業的新型材料研究、精密工程技術等基石研究領域。相比于同類產品,其主要特點在于:
1、更寬的成像范圍:可測量的樣品平面尺寸覆蓋微米級~米級,無需為調整成像范圍而頻繁更換鏡頭倍率或采用圖像拼接。
2、更快的測試速度:已從底層優化測試流程,新一代高效測試僅需兩步?樣品放置與視覺選區,KC自動完成后續測試。
3、更*的分析功能:三維顯示、數據優化、尺寸測量、統計分析、源數據導出微觀形貌分析功能迎來大幅提升。
4、更穩定的測試表現:即便樣品顏色、材質、反射率、表面斜率及環境溫度存在明顯差異,也可保證重復測試的穩定性。


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