表面形貌分析系统及其分析方法技术方案

本发明专利技术提供一种表面形貌分析系统，其包括一表面轮廓测量仪；一用于安置工件的承载平台；一Ｘ－Ｙ－Ｚ平台，用于调整承载平台的空间三维位置；以及一显微观测系统。其中，该显微观测系统包括一反射镜和一显微观测仪器，所述反射镜用于将工件表面形貌影射到显微观测仪器中。本发明专利技术还提供利用上述系统的表面形貌分析方法。本发明专利技术所提供的表面形貌分析系统通过在工件与显微观测仪器之间设置一反射镜，使显微观测仪器能准确定位待测量的表面区域，以实现表面形貌的定位测量。该表面形貌分析系统可广泛应用在导光板和透镜模仁等工件的表面形貌分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种测量系统，特别涉及一种工件表面微细结构的接触式。
技术介绍
在机械加工中，表面特征的研究是控制机械零件表面质量的主要内容，而表面粗糙度是表面特征的重要技术指针之一。随着机械加工工艺水平的提高，对零件的表面微细结构质量提出了越来越高的要求，如导光板网点和非球面透镜模仁的外形轮廓，其表面粗糙度已达微米量级，如何对其进行测量分析已成为全球学者研究的主要课题。通常对于工件外形轮廓的测量方法，一般分为接触式与非接触式两种方式。接触式测量方法是以探针或探头、传感器等组合而成的接触式机械装置，逐点地接触待测表面，执行工件外形轮廓的尺寸测量。非接触式测量方式有多种不同测量技术，大都需配合影像处理技术。而自从扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope，SPM)出现后，各类扫描探针显微镜已成为测量超精密表面粗糙度的有力手段，并发挥出技术优势。目前，较精密的表面形貌测量仪器为原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)，其采用近场光学显微技术，能获得较高精度的表面轮廓，如美国专利5,329,808和5,224,376。但是，其配备设备成本相当昂贵，结构复杂，不符合经济效益，难以实现大范围的应用。为降低表面形貌分析仪的成本，适应广泛应用的需求，2004年11月1日公告的中国台湾第092221376号专利揭示一种纳米级表面轮廓分析仪。请参阅图1，该表面轮廓分析仪7包括一X-Y平台71，藉由一驱动装置(图未示)并配合一光学读取头711对一光学记录媒体712循轨聚焦时的带动，使其产生位移；一探测机构72，设在XY平台71的上方，用以测量设置在XY平台71上的待测工件721的表面轮廓；一Z轴位移系统73，可将探测机构72夹固其中，带动探测机构72的位移；一讯号处理模块74，其与探测机构72连接，可将探测机构72测得的讯号资料加以运算。该表面轮廓分析仪7藉由XY平台的精密位移，并配合一具有纳米分辨率的Z轴位移系统带动，可获得高精度的表面轮廓资料，并具有降低成本的功效。但是，其仅能获得一维的纳米级表面轮廓资料，不能对表面轮廓进行全面的分析，而且该分析仪采用光学聚焦观测系统，容易受探针的影响，不能准确定位分析表面的微细结构。而采用高精密度显微观测系统的表面形貌分析系统又都很昂贵，大多为光学非接触式测量。有鉴于此，提供一种具有普通显微观测系统，观测时不受探针的影响，能准确定位测量工件表面形貌的表面形貌分析系统实为必要。
技术实现思路
为克服现有技术的表面形貌分析系统中观测系统容易受探针的影响，因而无法准确定位测量工件表面的微细结构之不足，本专利技术的目的在于提供一种具有普通显微观测系统，观测时不受探针的影响，能准确定位测量工件表面形貌的表面形貌分析系统。本专利技术的第二目的在于提供一种表面形貌分析方法。为实现上述第一个目的，本专利技术提供一种表面形貌分析系统，其包括一承载平台，用于安置工件；一X-Y-Z平台，用于调整承载平台的空间三维位置；一显微观测系统，用于选定工件表面的待测区域，其包括一设在承载平台一侧且与其成一定倾角的反射镜和一显微观测仪器，所述反射镜用于形成工件表面形貌的镜像，所述显微观测仪器用来观测所述镜像；以及一表面轮廓测量仪，其用于探测所述待测区域的表面形貌。其中，所述反射镜背面设有一调整所述反射镜与承载平台所成倾角的活动支座。所述表面轮廓测量仪精确度为0.1微米级。所述显微观测仪器选自微米量级显微镜。所述表面形貌分析系统用于导光板网点或透镜模仁的表面形貌分析。为实现上述第二个目的，本专利技术提供一种表面形貌分析方法，其包括以下步骤固定工件在一X-Y-Z平台的承载平台上；采用一显微观测仪器观测工件表面形貌在一位于承载平台一侧且与其成一定倾角的反射镜中所成的镜像；根据所述镜像，移动X-Y-Z平台，定位出工件表面上待测区域；根据所述镜像，操纵一表面轮廓测量仪探测所述待测区域；由表面轮廓测量仪输出数据，并记录结果。另外，在所述显微观测的同时调整反射镜与承载平台所成的倾角，所述倾角调整通过在反射镜背面设置一活动支座来实现。所述显微观测的同时在X轴、Y轴或Z轴方向移动X-Y-Z平台。所述表面轮廓测量仪精确度为0.1微米级。所述显微观测仪器选自微米量级显微镜。所述表面形貌分析方法用于分析导光板网点或透镜模仁的表面形貌。与现有技术相比，本专利技术所提供的表面形貌分析系统通过在工件与显微观测仪器之间设置一反射镜，藉以将工件的表面轮廓影射到观测仪器中，通过显微观测仪器观测到的由反射镜传送的表面轮廓镜像，配合调整X-Y-Z平台，能准确定位待测量的表面区域，实现表面轮廓的定位测量。而且，本专利技术所提供的表面形貌分析系统采用普通表面轮廓仪和普通显微观测仪器，可大幅降低其成本。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。图1是现有技术的表面形貌分析系统示意图。图2是本专利技术的表面形貌分析系统示意图。图3是本专利技术的表面形貌分析系统用于导光板网点测量的实施例。图4是本专利技术的表面形貌分析系统用于透镜模仁表面测量的实施例。具体实施方式请参阅图2，为本专利技术提供的表面形貌分析系统结构示意图。该表面形貌分析系统10包括一表面轮廓测量仪11；一用于安置工件17的承载平台12；一X-Y-Z平台13；一位于承载平台12上方的显微观测仪器14；以及一设在承载平台12上并与其成一定倾角的反射镜15。其中，表面轮廓测量仪11采用一般表面轮廓分析仪，其具有一探针18，用于探测工件17的表面形貌。X-Y-Z平台13用于调整承载平台12的空间三维位置，从而可任意选择工件17的待测量区域。反射镜15与显微观测仪器14组成显微观测系统，显微观测仪器14可通过工件17的表面形貌在反射镜15上所成镜像，侧面观测工件17的表面形貌，避免正面观测时受探针18的干扰。另外，在反射镜15背面设置一支座16，藉以调整反射镜15与承载平台12的倾角，如采用高度可调支脚(图未示)，即可实现该倾角自由调整，使工件17的表面形貌能准确清晰地影射到显微观测仪器14中。在本实施例中，表面轮廓测量仪11采用Surftest SJ-400型仪器(日本三丰公司产品)，该仪器可精确到微米量级，工件17选择导光板或透镜模仁，显微观测仪器14采用能达到微米量级的显微镜，以测量导光板网点或透镜模仁的表面形貌。下面结合导光板或透镜模仁表面形貌的测量实施例，来说明本专利技术的表面形貌分析系统10的分析方法。请结合图2参阅图3，图3为本专利技术的表面形貌分析系统10应用于导光板网点测量的实施例。鉴于导光板网点大小按一定规则分布，如越接近光源网点越小，因而本实施例分别选择最大网点区域、最小网点区域以及二个中间网点区域共四个网点区域，分别说明表面形貌分析系统10的定位测量。测量时，先将导光板19固定在承载平台12上，并将具有网点的表面朝上，先对最大网点区域进行测量，即远离光源的网点。寻找方法为利用显微观测仪器14观测工件17表面形貌在反射镜15中所成的镜像(如图2箭头所示)，该反射镜位于承载平台一侧且与其成一定倾角，并与显微观测仪器14组成显微观测系统；根据工件17表面形貌的镜像，在XYZ任一方向移动X-Y-Z平台，定位出最大网点区域，如图3放大部分A所示；然后根据区域A的镜像，操纵表面轮廓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面形貌分析系统，其包括：一用于安置工件的承载平台；一Ｘ－Ｙ－Ｚ平台，用于调整承载平台的空间三维位置；一显微观测系统，用于选定工件表面的待测区域；以及一表面轮廓测量仪，用于探测所述待测区域的表面形貌；其特征在于：所述显微观测系统包括一设在承载平台一侧且与其成一定倾角的反射镜和一显微观测仪器，所述反射镜用于形成工件表面形貌的镜像，所述显微观测仪器用来观测所述镜像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄全德，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]