👌Лучшие оптические профилометры для измерения шероховатости на 2024 год

Профилометрами называют приборы, позволяющие оценить гладкость поверхности, какой бы ровной она не казалась на первый взгляд. Уровень чистоты обработки различных плоскостей или деталей очень важен во многих отраслях промышленности и науки. Редакция сайта «Янашла» предлагает обзор «Лучшие оптические профилометры для измерения шероховатости на 2024 год», составленный по отзывам пользователей и оценкам экспертов.

Какие бывают профилометры

Чистота обработки изделий имеет важнейшее значение в производстве. От нее зависит, например, как скоро вращающиеся детали машин износятся до нерабочего состояния. Зная степень шероховатости детали, можно отправить ее на доработку (шлифовку) и тем самым увеличить ее рабочий ресурс.

Определив степень неровности покрытия корпуса своего автомобиля перед покраской, можно принять решение, стоит ли продолжать зачищать его или можно смело наносить покрытие, которое надежно защитит ваше авто от ржавчины и не «облезет» через неделю.

Линзы оптических систем и фотоаппаратов не позволили бы наслаждаться отменным качеством снимков природы и портретов, если бы их не подвергали контролю с помощью специальных средств измерений, способных определить степень шероховатости образца и даже показать результат в 2D или 3D формате на мониторе ПК.

На заметку! Устройства, предназначенные для определения степени шероховатости различных поверхностей называют профилометрами.

Познакомимся с этими полезными устройствами поближе.

Контактные профилометры

Средства измерения данного типа определяют уровень чистоты обработки детали, вступая с ней в плотный контакт. Устройство состоит из твердосплавного или алмазного щупа, с приводом, связанным с генератором сигналов и усилителем. Для визуализации результатов изделие оборудуется дисплеем, иногда сенсорным, и панелью управления с кнопками включения и курсора.

Установив аппарат на исследуемой плоскости и включив его, мы заставляем щуп двигаться перпендикулярно исследуемому образцу. Щуп, наезжая на каждую неровность, совершает колебательные движения, т.е. подает первичный сигнал. Попадая на преобразователь, индуктивный, емкостный или пьезоэлектрический, этот механический сигнал становится электрическим (токовым).

Преображенный сигнал поступает на усилитель и далее визуализируется. В результате цепи преобразований мы получаем картинку на дисплее или график на перфоленте (если используем профилограф). Пики и впадины на графике показывают уровень шероховатости образца.

Различия приборов по длине трассы интегрирования

Это характеристика контактных приборов постоянно сравнивается с трассой ощупывания. Чтобы было понятно: длина трассы интегрирования — это путь, который проделывает щуп по всем пикам и впадинам исследуемого образца, а трасса ощупывания — это длина пути щупа без учета неровностей (по прямой).

Траса интегрирования у некоторых моделей может быть равной трассе ощупывания. В этом случае конечную картинку можно будет увидеть только после окончания движения щупа. Такие аппараты называют профилометрами с постоянной трассой интегрирования

В отличие от них, устройства со скользящей трассой интегрирования, которая в данном случае значительно короче трассы ощупывания, выдают результаты одновременно с движением иглы.

Погрешность измерений прибора

Один из важнейших критериев выбора – погрешность измерений. От нее зависит класс точности изделия. Принято считать, что чем меньше класс точности, тем точнее прибор. Самые точные имеют класс точности, равный единице.

На заметку! Самыми точными являются так называемые образцовые измерительные приборы. По ним проверяют точность показаний рабочих устройств.

Рабочие измерители имеют т.н. допустимую погрешность, выраженную в процентах. Для контактных приборов эта величина колеблется в пределах от ±10 до ± 25%. Определяя, какой аппарат лучше купить, лучше остановить выбор на том изделии, у которого меньше допустимая погрешность.

Профилограф

Тот же профилометр, только результаты его исследования не выводятся на дисплей, а рисуются на специальной бумажной ленте. Аппараты этого типа были в ходу, когда еще не было компьютеров с возможностью визуализации процессов в виде графиков и сохранения их в памяти ПК или на съемных носителях: дисках, дискетах и флэш картах.

Сегодня они смотрятся несколько архаично, но где-то еще сохранилась необходимость подобного документирования результатов сканирования образцов. Следовательно, профилографы имеют право на существование, их продолжают выпускать, и они находят своего покупателя. К тому же они достаточно просто устроены и обходятся дешевле более современных моделей.

Оптические профилографы

Современные бесконтактные средства определения степени шероховатости деталей. Отличаются уникальной точностью результатов, быстротой выполнения операций и огромной производительностью, по сравнению с контактными устройствами.

Общий принцип действия

В подобных устройствах используются волновые свойства света. В составе оборудования присутствует делительная призма, разделяющая свет на лучи. Один из них падает на исследуемую поверхность, другой отправляется на элемент, именуемый опорным зеркалом. Важно понимать, что источник света у нас один, хоть и разделен призмой на два луча. Поэтому длина волны у обоих пучков одинаковая.

Расстояние между первым лучом и исследуемым образцом называется ходом и его можно обозначить L1. Расстояние между вторым лучом и опорным зеркалом обозначим соответственно L2. Сравнивая эти две величины получим некоторую третью величину ΔL, которая называется оптической разностью хода.

Если разность хода равна нулю или четному числу длин волн, они находятся в фазе (они софазны), т.е. пик одной волны совпадает с пиком другой, а впадины совпадают с впадинами. В этом случае волны усиливают друг друга, т.е. пики суммируются и становятся больше, впадины в сумме становятся меньше.

Важно! Это явление и называется интерференцией света. На этом явлении строится принцип работы оптических профилометров.

Так мы получим интерференционную картину – чередование светлых полос и темных промежутков между ними. По интенсивности свечения светлых участков интерференционной картины можно определить длину пути, пройденную лучом от делительной призмы до неровности исследуемого образца. Таким образом выполняется вычисление неровностей на поверхности исследуемого образца.

Конфокальные профилометры

Эти устройства как раз и предназначены для определения шероховатости деталей. Уровень разрешения здесь самый высокий. Диапазон измерения рельефа располагается между десятыми долями нанометра и десятками миллиметров. Для исследования образцов с уклоном плоскости в пределах 70°, аппараты оборудуются специальными объективами с большой кратностью увеличения. Для современного конфокального микроскопа характерно объединение его собственных возможностей с преимуществами интерферометрии и определения фокусных расстояний.

Интерферометры

Возможности фазосдвигающих интерферометров (PSI) используются при исследовании шероховатости достаточно гладких образцов, без значительных перепадов по высоте, с разрешением в пределах одного нанометра. В аппаратах используется свет от монохроматического источника.

Важно! Белый свет состоит из набора цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Монохроматическим называется источник, испускающих излучение одного из перечисленных цветов, т.е. луч света с определенной длиной волны.

Интерферометры белого света

Второе название – VCI интерферометры. Отличаются более низкими показателями разрешения и погрешности измерения. В данной методике исследуемый образец перемещается вертикально, интерференционные картины фиксируются в белом свете.

С появлением оптических профилометров стали возможным получение изображений рельефа исследуемых образцов в 3D формате, перенос данных на ПК, с сохранением на различных носителях, передачей по сети и т.д. Кроме того, оптические приборы отличаются весьма высокой скоростью сканирования и значительным снижением стоимости исследований.

Лучшие производители

Filmetrics Inc.

Американская компания. Год основания 1995. Основная задача — разработка аппаратов, способных максимально упростить, и ускорить процесс определения толщины покрытий и тонких пленок, а также максимально снизить стоимость оборудования.

На заметку! В 1995 году стоимость подобных устройств доходила до 50000 $. Один сеанс длился целый час и требовал от оператора весьма высокой квалификации.

В результате разработки поистине революционных методов решения задач, сегодня оборудование компании Filmetrics выполняет работу в течение нескольких секунд. Обучение оператора занимает несколько минут.

Elcometer

Британская компания. На рынке с 1947 года. Основное направление деятельности — разработка и производство устройств для исследования качества покрытий из различных материалов без их повреждения. Сегодня компания занимает лидирующие позиции в производстве современного оборудования для оценки чистоты обработки изделий. Многие образцы бренда позиционируются специалистами как эталон качества.

Time Group Inc.

Китайский производитель контрольно-измерительных приборов и оборудования для сварки металлов. Его средства контроля шероховатости поверхностей пользуются на мировом рынке повышенным спросом специалистов. Качество продукции контролируется в соответствии с международным стандартом ISO 9001. Сегодня компания имеет более двадцати филиалов в Китае и около 70 дистрибьюторов в Америке и странах Европы.

Mitutoyo

Японский бренд. Год основания 1934. С тех пор и до настоящего времени производит бюджетные и простые в употреблении измерительные приборы. Все началось с производства микрометров. Сегодня Mitutoyo производит широкий ассортимент мерительного инструмента, от рулеток и штангенциркулей, до современных профилометров, стереомикроскопов и т.п. Популярные модели бренда пользуются повышенным спросом покупателей.

PCE Group Co KG

Германская компания — производитель промышленных измерительных приборов и оборудования, которое признается совершенным во всех странах мира. Популярность моделей объясняется жесточайшим контролем качества на всех этапах производства. Фирма располагает производственными мощностями в Германии, Польше и Нидерландах.

Taylor Hobson

Старейшая британская компания, образованная в 1886 году в городке Лестер, графство Лестершир. Занималась производством фотокамер и линз. В настоящее время производит метрологические устройства. Модели Taylor Hobson с высокой тонкостью определяют уровень шероховатости изделий, фиксируют отклонения малейшие отклонения, в том числе и на сверхгладких элементах.

Список производителей можно продолжать еще долго. Какой фирмы лучше купить профилометр, решать покупателю. Неискушенному покупателю желательно выслушать советы и рекомендации опытных операторов, изучить описание и характеристики аппаратов. Это поможет сделать правильный выбор.

Где купить

Проще всего приобрести нужный прибор в специализированном магазине или оптовой организации. Их адреса легко отыскать в интернете. Здесь можно не только увидеть товар живьем, но и протестировать его, ознакомится с гарантийными обязательствами производителя и получить консультацию продавца.

Если такой возможности нет, остается заказать онлайн товар в интернет-магазине. Лучше, если это будет площадка компании-производителя данного оборудования. В этом случае можно быть уверенным в том, что вы получите тот инструмент, который заказан, в полном комплекте, с оформленным гарантийным талоном.

Если цена покажется неподъемной, можно попробовать найти подержанное устройство на виртуальной распродаже типа Авито.

Рейтинг качественных профилометров

Оптические 3D профилометры

5. Profilm 3D

Модель производства американской компании Filmerics. Недорогое изделие для построения трехмерного изображения шероховатости, использующее два метода оптической интерференции: интерферометрию белого цвета (WLI) и интерферометрию фазового сдвига (PSI), для определения степени неровности поверхности. Применяется в машиностроении, материаловедении, энергетике, криминалистике, микроэлектронике, оптике и т.д.

Исследования выполняются в диапазоне от субнанометра до миллиметра при минимальных затратах и стоимости работ.

Прибор оборудуется предметным столиком с приводами для перемещения в осях X и Y, широкоугольным объективом с 10 кратным увеличением, камерой в 5 мегапикселей. Способен выдавать точные результаты сканирования при толщине деталей от 50нм до 10мм (WLI) и от 0 до 3 μм (PSI).

На заметку! В международной системе единиц измерения μм обозначает микрометр.

Погрешность не превышает 0,7%. Вертикальное сканирование выполняется со скоростью 12 μм/сек. Цена уточняется у продавца.

4.Оптические профилометры серии Surfiew Academy

Компания GL-tech из Южной Кореи занимаются разработкой и производством сканирующих интерферометров белого цвета. В обзоре представлена модель Surfiew Academy, способная мгновенно и с высокой точностью определять параметры шероховатости поверхностей в диапазоне от 1 нанометра до 10 мм.

На заметку! В международной системе единиц, бесконечно малые длины, в т.ч. длина волн видимого света, измеряются в миллионных долях метра или нанометрах (нм).

Процесс выполняется значительно быстрее, чем при использовании конфокального метода и протекает без повреждения исследуемых образцов. Программное обеспечение позволяет преобразовывать 3D изображение в 2D формат (3D рендеринг), выполнять математический анализ характера неровностей: скол, трещина и т.п. Доступно линейное и площадное сканирование. Визуализация процесса выводится на экран дисплея.

Средства измерения подобного типа применяются при оценке шероховатости деталей после особо точной обработки. Прибор оборудован одноцветной камерой 0,5 дюйма, белой LED подсветкой. Предметный столик размерами 12х12 см перемещается вручную. Цена уточняется у продавца.

3.Оптический профилометр Swift PRO Duo

Модель, производства британской компании Vision Engineering Ltd. Представляет собой мощную и простую систему анализа шероховатости различных поверхностей. Многоцелевое устройство использует современные способы оптического анализа и видеотехнологий, позволяющие с успехом эксплуатировать его на производственной площадке и в стенах лабораторий.

Внушительный функционал дает возможность применять прибор в электронике и автомобилестроении, производстве медтехники и аэрокосмической области.

Управление Swift PRO Duo отличается понятным интерфейсом, высокой точностью измерений в соответствии с международными стандартами, 100-кратным увеличением реального изображения, простотой настроек и использования. Стоимость уточняется у продавца.

2. LEICA DCM8 SR

Самые хорошие отзывы получает конфокальный 3D профилометр от германского производителя Leica Microsystems. В приборе реализованы возможности конфокального микроскопа и интерферометра. В сочетании с дополнительными функциями, такая конструкция быстро и точно определяет, и воспроизводит на экране характеристики исследуемого образца. Результаты документируются с использованием системы регистрации изображений, на основе встроенной ПЗС-камеры и четырех светодиодов.

Конфокальные возможности аппарата способствуют быстрому и точному анализу профиля сложных поверхностей, если их наклон не превышает 70 °. Устройство оборудовано высокочувствительным детектором (разрешение 1,4 миллиона pixel), позволяющим рассматривать результаты исследования в конфокальном и светлопольном режимах с высокой степенью контрастности и фокуса.

Прибор имеет габариты (высота, ширина, длина) 573х390х569мм и вес 48 кг, эксплуатируется в диапазоне температур окружающей среды от +10 до +35°С и относительной влажности не более 80 %. Реализует целый ряд функций:

• получение 3D изображения рельефа;
• определение характеристик профиля с координатами, толщиной, шероховатостью;
• проведение спектрального анализа и колориметрии.

Стоимость устройства уточняется у продавца.

1.S neox — 3D оптический профилометр-конфокальный микроскоп

Новинка в линейке приборов испанской компании Sensofar – объединяет в себе возможности трехмерного оптического профилометра и конфокального микроскопа. Изделие находит применение в различных областях:

• в машиностроении и аэрокосмической отрасли;
• материаловедении и энергетике;
• криминалистике;
• микроэлектронике и микромеханике;
• оптике и полупроводниках;
• потребительской электронике;
• производстве дисплеев и часовой промышленности.

В модели реализованы технологии конфокальной микроскопии, интерферометрии, измерении фокуса. В качестве основного рабочего органа использован револьверный механизм с шестью объективами. Помимо него в состав оборудования входят: камера с высоким разрешением, скомбинированная с дисплеем, четыре светодиода (красный, зеленый, голубой и белый), опорные перемещающиеся столики различных размеров, в том числе один с ручным перемещением и четыре – с электроприводом. Цена уточняется у продавца.

Оптические профилометры по доступной цене

5.Оптический профилометр MicroProf 100

Малогабаритный прибор тайваньского производства для контроля шероховатости поверхностей бесконтактным способом. Интересен тем, что может одновременно определять рельеф обеих плоскостей исследуемой пластины, т.е. лицевую и обратную стороны детали. Более того устройство способно определить сразу несколько параметров: шероховатость, волнистость и плоскость, а также исследовать разницу в толщине по всей площади образца и тоже с обеих сторон.

Аппарат настольного исполнения, по желанию заказчика может быть исполнен в переносном варианте, для работы с образцами на месте. Производитель заверяет, что устройство вполне доступно по цене, однако эту информацию нужно уточнять у продавца.

4.Оптический профилометр TAMS

Японский прибор для определения шероховатости от компании Konica Minolta. Компактный, переносной, бесконтактный аппарат. Разработан в сотрудничестве с немецкими концернами Фольксваген и Ауди. Способен с высокой точностью определить шероховатость финишной отделки корпусов легкового автомобиля в диапазоне от начального матового до конечного глянцевого. С помощью данного устройства контролируются промежуточные этапы нанесения и обработки покрытий: сталь, алюминий, покрытия E-Coat, основное и финишное.

На заметку! Нанесение покрытия на металлические поверхности методом электрического осаждения называют E-Coat.

Модель легкая и компактная. Нижняя часть представляет собой оптический сканер. Верх изделия является панелью управления. Работа с прибором не требует высокой квалификации оператора. Процесс обучения эксплуатации длится ровно столько, сколько понадобится для ознакомления с инструкцией пользователя. Цена доступная, но ее придется уточнять у продавца.

3. BW-series

Прибор определяет уровень чистоты обработки изделий, используя современные бесконтактные технологии: 3D оптическую и интерферометрическую. Многофункционален, анализирует тонкие слои, геометрию образца, пригоден для наблюдений процессов деформации.

Пригоден для промышленного применения и лабораторных исследований.
Сможет использоваться в качестве оптического микроскопа. Исследования гладких и шероховатых образцов производит без смены режима работы. Работает по бесконтактной схеме, не разрушает поверхность образца, сканирование выполняет с высокой скоростью. Имеет компактные размеры. Средняя цена вполне доступна. Окончательный ее размер уточняется у продавца.

2.Smart Projector 224

Оптический профилометр от итальянской компании SmartVision. Предназначен для проверки шероховатости поверхностей. Измерения производит в автоматическом режиме и с большой скоростью. Превосходный инструмент для входного, периодического и непрерывного контроля качества продукции. Не требует высокой квалификации оператора.

В комплект поставки входят:

• многофункциональный ПК (сенсорный экран с высоким качеством изображения);
• светоприемник с двойным телецентрическим объективом;
• камера с габаритами 419х450х475 мм.

Масса аппаратуры составляет 150 кг. Цена уточняется у продавца.

1.Бесконтактный профилометр TR Scan

Изделие швейцарской компании Trimos. Измеряет текстуру поверхности без ее разрушения. В конструкции аппарата реализована технология цифровой голографической микроскопии. Устройство отличается высокими скоростями выполнения операций. TR Scan способен анализировать профили деталей, производить замеры, предусмотренные имеющимся программным обеспечением, демонстрировать результат в 2D/3D формате. Доступен по цене. Реальная стоимость определяется по запросу к продавцу.

Рынок измерительных приборов изобилует аппаратами различного назначения. Значительную долю в нем занимают устройства для определения шероховатости различных поверхностей. Критерии выбора нужной модели зависят от конкретных задач, стоящих перед владельцами средств измерений. Редакция сайта надеется, что представленный обзор подскажет как выбрать оптический профилометр, поможет определиться среди многообразия моделей и производителей, чтобы не совершить ошибки при выборе подходящей модели.

Комментарии