Назначение
Профилометр оптический TMS-100 (далее - профилометр) предназначен для бесконтактных измерений высоты профиля поверхности плоских шероховатых и/или отражающих объектов, а также для измерения расстояния между двумя или более плоскими поверхностями, разнесенными по высоте до 70 мм.
Описание
Принцип действия профилометра основан на интерференции белого света, отраженного от объекта и опорного зеркала. Профилометр является вертикально сканирующим интерферометром белого света. Оптическая часть профилометра выполнена по схеме интерферометра Майкельсона с использованием широкого параллельного пучка света и телецентрической оптической системы для построения изображения объекта. В предметное плечо интерферометра устанавливается исследуемый объект. Только для тех точек объекта, для которых оптическая длина пути излучения совпадает с оптической длиной пути в опорном плече интерферометра, создается контрастная интерференционная картина. Для остальных точек объекта контраст полос резко падает, т.к. используется источник света с малой длиной когерентности (источник белого света). Далее вся оптическая система профилометра перемещается в вертикальном направлении z, перпендикулярном плоскости (x, y) расположения образца, и последовательно плоскость за плоскостью сканирует объект по высоте. Так как в профилометре используются параллельные пучки света и телецентрическая оптическая система с малой числовой апертурой, то он может измерять объекты только с небольшими градиентами профиля поверхности. Однако за счет прецизионной системы перемещения интерферометра по вертикали профилометр позволяет измерять высоту объектов типа «ступеньки» с высокой точностью и в большом динамическом диапазоне.
Информация, зарегистрированная видеокамерой, в оцифрованном виде поступает в персональный компьютер (ПЭВМ), где с помощью программы TMS производится ее автоматическая обработка. Результаты измерений в виде двумерных (или трехмерных) профилей исследуемых объектов, псевдоцветовых карт и текстовой информации отображаются на мониторе компьютера.
Видеоизображение объекта отображается на экране жидкокристаллического монитора в режиме реального времени, что позволяет настроить область измерения непосредственно на данном видеоизображении. Все настройки выполняются в программе TMS, установленной на персональном компьютере.
Конструктивно профилометр выполнен из трех элементов: интерферометра (оптическая система профилометра), персонального или промышленного компьютера (в зависимости от комплекта поставки) и жидкокристаллического монитора. Основным элементом профилометра является интерферометр, выполненный в виде стационарного настольного прибора, подключаемого к персональному компьютеру. В зависимости от предметного столика, которым комплектуется интерферометр возможны две конфигурации прибора: стандартная (предметный столик не имеет подвижек и занимает всю область наблюдения) и конфигурация с системой ХУ-позиционирования (применяется двухкоординатный предметный столик, с направляющими вдоль осей х и у), что позволяет выполнять измерения более крупных объектов с последующей программной склейкой полученных результатов измерений. Управление прибором осуществляется с помощью программного обеспечения, установленного в персональный компьютер.
Рисунок 1 - Внешний вид профилометра оптического TMS-100
1 - Предупреждающая метка прибора; 2 - Сетевые тумблеры; 3 - Сетевой разъем (розетка для стандартного шнура питания со встроенными предохранителями); 4 - Идентификационная метка (На идентификационной метке кроме прочей информации находится серийный номер прибора); 5 - Интерфейс USB (Universal Serial Bus, type B); 6 - Интерфейс IEEE-1394 CAMERA (подключение FireWire).
Рисунок 2 - Профилометр вид сзади
Программное обеспечение
Для управления профилометром используется оригинальное программное обеспечение TMS, разработанное для операционной системы Microsoft Windows XP (Vista).
Программное обеспечение является защищенным: системный блок персонального компьютера оборудован закрывающейся на замок панелью, при входе в программное обеспечение необходимо ввести логин и пароль. Никакие изменения кода программы невозможны. Обновления программного обеспечения производятся производителем путем выпуска обновлений на дисках и рассылкой пользователям. Программное обеспечение является открытой системой. Программное обеспечение соответствует EN ISO 13485 и FDA QSR и содержит алгоритм расчета профиля поверхности по данным, измеренным профилометром, изменить алгоритм может только производитель.
Идентификационные данные программного обеспечения представлены в таблице 1:
Таблица 1
| Наименование программного обеспечения | Идентификацио нное наименование Программного обеспечения | Номер версии (идентификаци онный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления идентификатор программного обеспечения |
| Topography Measurement System | TMS Software | 2.1 | 0x03b43cae | CRC-32 |
Идентификация ПО осуществляется проверкой соответствия серийных номеров аппаратной части программного обеспечения и программного обеспечения, установленного на персональный компьютер, при включении прибора.
Метрологически значимая часть ПО размещается в памяти ПЭВМ. Доступ к метрологически значимой части ПО ограничен наличием пароля.
Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «С» согласно МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Метрологические и технические характеристики профилометров приведены в таблице 2. Таблица 2
| Наименование характеристики прибора | Значение |
| Диапазон измерения линейных размеров по высоте вдоль оси Z, мм | 0 - 70 |
| Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения линейных размеров по высоте вдоль оси Z, мкм: 0-0,005 мм; 0,005-0,05 мм; 0,05-70 мм | 0,5 4,0 7,5 |
| Диапазоны измерения линейных размеров в поперечном сечении XY, мм - изображение регистрируется камерой scA 640 - изображение регистрируется камерой scA 1000 | 38 х 28 37 х 28 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения линейных размеров в поперечном сечении XY, мкм - изображение регистрируется камерой scA 640 - изображение регистрируется камерой scA 1000 | ± 58 ± 36 |
| Рабочая длина волны, нм | 525 |
| Габаритные размеры интерферометра, мм, не более | 580 х 340 х 372 |
| Масса интерферометра, кг, не более | 30 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 40 |
| Напряжение питания, В при частоте, Гц | (100 - 240) ± 10 % 50/60 |
| Условия эксплуатации: - диапазон температур окружающей среды, °С - диапазон относительной влажности воздуха, % - диапазон атмосферного давления, кПа | 5 - 35 35 - 85 75 - 106 |
Знак утверждения типа
наносится типографским способом на титульный лист Руководства по эксплуатации.
Комплектность
Таблица 3
| Наименование | Количество, шт |
| Интерферометр TMS-100 | 1 |
| Компьютер (настольный или промышленный) | 1 |
| Устройства управления и ввода информации (манипулятор мышь, клавиатура) | 1 |
| ЖК монитор | 1 |
| сетевой кабель для подключения монитора | 1 |
| сетевой кабель | 2 |
| Программное обеспечениеTMS | 1 |
| Электронный ключ (Dongle) | 1 |
| Кабель USB | 1 |
| Кабель IEEE-1394 FireWire | 1 |
| Планка M4 | 4 |
| Испытательный объект Polytec | 1 |
| Торцевой ключ (размер 2 мм) | 1 |
| Руководство по эксплуатации | 1 |
| Методика поверки | 1 |
Поверка
осуществляется по документу «Профилометры оптические TMS-100. Методика поверки МП 42.Д4-12», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИОФИ» 24 февраля 2012 г.
Основные средства поверки:
1 Меры длины штриховые, класс точности 5 по ГОСТ 12069-90.
- Метрологические характеристики:
- Номинальная длина 60мм
- Допускаемое отклонение от номинального значения меры 22,0 мкм
2 Меры длины концевые плоскопараллельные, класс точности 1 по ГОСТ 9038-90
| Номинальные значения длины концевых мер, мм | Допускаемые отклонения длины от номинального значения, мкм |
| Св. 0,9 до 10 | ± 0,20 |
| Св. 10 до 25 | ± 0,30 |
| Св. 25 до 50 | ± 0,40 |
3 Вторичный эталон ВЭТ 113-2-09 (Рабочий эталон в области измерения параметров шероховатости поверхности в составе трех мер высоты неровности и меры периода и глубины профиля поверхности).
Метрологические характеристики:
- Номинальное значение высоты ступеньки 1,781 мкм
- Расширенная неопределенность аттестованного значения высоты ступеньки 0,011 мкм
Сведения о методах измерений
«Профилометр оптический TMS-100. Руководство по эксплуатации» глава 4 «Выполнение измерений» и «Система измерения топографии (TMS) Версия 2.1. Руководство по программному обеспечению» глава 4 «Выполнение измерений».
Нормативные документы
Техническая документация фирмы “Polytec GmbH”, Германия
Рекомендации к применению
Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.
