輪廓量測與影像量測比較

輪廓量測與影像量測比較

為何影像量測儀可以量輪廓?輪廓儀為何不能量影像的輪廓?這個問題要從定義開始說明:

  • 影像

    透過顯微物鏡、光學變焦鏡、CCD等方式將被測物可視覺化成像

  • 輪廓

    樣品的特徵,樣品表面紋理

  • 幾何輪廓

    樣品輪廓的幾何形貌,例如:圓、弧、夾角、平行、垂直距離…。以立體空間座標來描述樣品表面形貌,定義XY軸方向為水平向,Z軸方向為垂直向

輪廓量測多半是指X軸與Z軸的高低變化的對應關係,所以幾何輪廓是指樣品形貌之X軸與Z軸對應關係,例如表面粗度、波紋度、輪廓度、真直度、平面度、翹曲度…等。此種方法無法用影像方法表示。因為CCD表現的像素是XY平面,並沒有Z軸變化,所以是X軸與Z軸之間2D的變化關係。

影像量測多半是指X軸與Y軸平面變化關係,例如圓徑、圓度、弧度、寬度、角度…等從影像上觀察。此種量測法沒有Z軸的變化關係,能在CCD顯示的畫像中直接量測,所以是X軸與Y軸之間2D的變化關係。

近年光學技術進步,許多非接觸式方法也能像接觸式觸針量測方法精確量出樣品表面紋理,例如ISO 25178-605規範中提到點自動聚焦方法,搭配XY軸移動平台達到表面三次元掃描。


何謂2.5D?在學校的學習過程中只有學過點、線、面,以及一維(1D)、二維(2D)、三維(3D)表示方式,二點五維度(2.5D)是甚麼概念?

2.5d量測儀主要是在影像觀察系統上加裝一的可測定Z軸高的感測器,因為只有測定Z軸的點位,比起3D量測儀來說其功能又簡單許多,所以就被稱作2.5d影像量測儀或2.5d量測儀。


輪廓量測儀與2.5D影像量測儀要如何選擇?

舉例來說:有一樣品的表面製作一個小凹槽或凸點的特徵,除了用影像方法量測特徵點的平面影像尺寸輪廓外,也要知道特徵點的高度,使用2.5d影像量測儀是最快速方便的,且價格也符合預期。

如果要更進一步了解特徵點從基準平面到特徵點高度位置中間XZ變化關係,需使用輪廓量測儀或粗度量測儀對樣品做2D/3D掃描。

輪廓量測儀可以有影像量測功能嗎? 早期輪廓量測儀器多是接觸式方法,所以沒有影像圖佐證,量測手法會有溝通問題發生。近年光學技術進步,許多非接觸式方法也能像接觸式觸針量測方法精確量出樣品表面紋理,在量測報告上附影像圖,讓合作雙方更明白量測位置。有影像功能的輪廓量測儀每家廠商設計方式不同,量測精度各有千秋,但更大優勢式可影像圖視化,沒有不同量測機造成的量測機差問題。