Surface characterization and roughness measurement in frame of Geometrical Product Specification and Verification (GPS) using stylus and optical metrology

Abstract

Einer der wichtigsten Parameter zur Bestimmung der Oberflächencharakterisierung eines Präzionswerkstücks ist die Rauheit.<br />Hier drückt die Rauheit die feinen Unregelmäßigkeiten einer Oberfläche.<br />Wie die anderen Toleranzangaben in der verarbeitenden Industrie muss die Oberfläche sich innerhalb bestimmter Grenzen befindet werden. Die häufigsten verwendeten Parameter in der Praxis sind Ra und Rz für zweidimensionale Oberflächencharakterisierung. Zusätzlich hilft die Entwicklung der dreidimensionalen Oberflächenparameter in der Definition der Oberflächenmerkmale eines Produkts genauer.<br />Das Ziel dieser Arbeit ist die Bewertung der Oberflächenrauheitsmessungen unter der Verwendung der zwei unterschiedlichen Oberflächenmessgeräten -Form Talysurf Intra 50 als das berührend messendes Gerät (mit Taster) und Leica DCM 3D berührendlos messendes Gerät (optische Mikroskopie). Deshalb wird es entschieden die Messungen an verschiedenen Proben mit unterschiedlichen geometrischen Formen, Kontraste -glänzende bzw. gebräunt, unterschiedlichen Rauheiten, verschiedenen Bearbeitungstechniken und verschiedenen Materiellen wie Aluminium oder Stahl auszuführen.<br />

One of the most important parameters for determining the surface characterization of a precision workpiece is roughness. Here, roughness expresses the fine irregularities of a surface. Again like other tolerance specifications in manufacturing industry, surface have to be within certain limits of roughness. The most commonly used parameters for two-dimensional surface characterization in real-world practice are Ra and Rz. Additionally, the development of three-dimensional surface parameters helps out in defining the surface features of a product more precisely.<br />The aim in this paper is to evaluate the surface roughness measurements obtained by using two different surface-measuring instruments -the Form Talysurf Intra 50 as a stylus (contact) instrument and the Leica DCM 3D as an optical (non-contact) instrument. Therefore, a decision was made to perform the measurements on different samples with different geometrical forms (shapes), different contrasts (shiny or browned), different roughnesses, different machining techniques and with different materials such as aluminum or steel.