भूतल मेट्रोलॉजी: Difference between revisions

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सरफेस [[ मैट्रोलोजी ]] सतहों पर छोटे पैमाने की विशेषताओं का [[माप]] है, और मेट्रोलॉजी की एक शाखा है। सरफेस [[ प्राथमिक रूप ]], सरफेस [[भग्न आयाम]], और [[ सतह खत्म ]] ([[सतह खुरदरापन]] सहित) क्षेत्र से सबसे अधिक जुड़े हुए पैरामीटर हैं। यह कई विषयों के लिए महत्वपूर्ण है और ज्यादातर सटीक भागों और असेंबली के मशीनिंग के लिए जाना जाता है जिसमें संभोग सतहें होती हैं या जिन्हें उच्च आंतरिक दबावों के साथ काम करना चाहिए।
सरफेस [[ मैट्रोलोजी ]] सतहों पर छोटे पैमाने की विशेषताओं का [[माप]] है, और मेट्रोलॉजी की एक शाखा है। सरफेस [[ प्राथमिक रूप ]], सरफेस [[भग्न आयाम]], और [[ सतह खत्म ]] ([[सतह खुरदरापन]] सहित) क्षेत्र से सबसे अधिक जुड़े हुए पैरामीटर हैं। यह कई विषयों के लिए महत्वपूर्ण है और ज्यादातर त्रुटिहीन  भागों और असेंबली के मशीनिंग के लिए जाना जाता है जिसमें संभोग सतहें होती हैं या जिन्हें उच्च आंतरिक दबावों के साथ काम करना चाहिए।


भूतल फिनिश को दो तरीकों से मापा जा सकता है: ''संपर्क'' और ''गैर-संपर्क'' विधियां। संपर्क विधियों में मापन [[ लेखनी ]] को सतह पर खींचना शामिल है; इन उपकरणों को [[प्रोफिलोमीटर]] कहा जाता है। गैर-संपर्क विधियों में शामिल हैं: [[इंटरफेरोमेट्री]], [[डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी]], [[संनाभि माइक्रोस्कोपी]], [[फोकस भिन्नता]], [[संरचित प्रकाश]], [[विद्युत समाई]], [[इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]], [[photogrammetry]] और गैर-संपर्क प्रोफिलोमीटर।
भूतल फिनिश को दो विधियों  से मापा जा सकता है: ''संपर्क'' और ''गैर-संपर्क'' विधियां। संपर्क विधियों में मापन [[ लेखनी ]] को सतह पर खींचना सम्मलित  है; इन उपकरणों को [[प्रोफिलोमीटर]] कहा जाता है। गैर-संपर्क विधियों में सम्मलित  हैं: [[इंटरफेरोमेट्री]], [[डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी]], [[संनाभि माइक्रोस्कोपी]], [[फोकस भिन्नता]], [[संरचित प्रकाश]], [[विद्युत समाई]], [[इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]], [[photogrammetry]] और गैर-संपर्क प्रोफिलोमीटर।


== सिंहावलोकन ==
== सिंहावलोकन ==
[[डायमंड]] स्टाइलस प्रोफिलोमीटर का उपयोग करना सबसे आम तरीका है। स्टाइलस को सतह की परत के लंबवत चलाया जाता है।<ref name="degarmo223"/>जांच आमतौर पर एक सपाट सतह पर या एक बेलनाकार सतह के चारों ओर एक गोलाकार चाप में सीधी रेखा के साथ होती है। जिस पथ की लंबाई का पता लगाता है उसे माप लंबाई कहा जाता है। डेटा का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे कम आवृत्ति फ़िल्टर की तरंग दैर्ध्य को आमतौर पर नमूना लंबाई के रूप में परिभाषित किया जाता है। अधिकांश मानक अनुशंसा करते हैं कि माप की लंबाई नमूना लंबाई से कम से कम सात गुना अधिक होनी चाहिए, और निक्विस्ट-शैनन नमूनाकरण प्रमेय के अनुसार यह दिलचस्प विशेषताओं के तरंग दैर्ध्य से कम से कम दो गुना अधिक होना चाहिए। मूल्यांकन की लंबाई या मूल्यांकन की लंबाई डेटा की लंबाई है जिसका उपयोग विश्लेषण के लिए किया जाएगा। माप लंबाई के प्रत्येक छोर से आमतौर पर एक नमूना लंबाई को हटा दिया जाता है। सतह पर एक 2डी क्षेत्र पर स्कैन करके एक प्रोफिलोमीटर के साथ 3डी मापन किया जा सकता है।
[[डायमंड]] स्टाइलस प्रोफिलोमीटर का उपयोग करना सबसे आम विधि ा है। स्टाइलस को सतह की परत के लंबवत चलाया जाता है।<ref name="degarmo223"/>जांच अतिरिक्त  एक सपाट सतह पर या एक बेलनाकार सतह के चारों ओर एक गोलाकार चाप में सीधी रेखा के साथ होती है। जिस पथ की लंबाई का पता लगाता है उसे माप लंबाई कहा जाता है। डेटा का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे कम आवृत्ति फ़िल्टर की तरंग दैर्ध्य को अतिरिक्त  नमूना लंबाई के रूप में परिभाषित किया जाता है। अधिकांश मानक अनुशंसा करते हैं कि माप की लंबाई नमूना लंबाई से कम से कम सात गुना अधिक होनी चाहिए, और निक्विस्ट-शैनन नमूनाकरण प्रमेय के अनुसार यह रोचक  विशेषताओं के तरंग दैर्ध्य से कम से कम दो गुना अधिक होना चाहिए। मूल्यांकन की लंबाई या मूल्यांकन की लंबाई डेटा की लंबाई है जिसका उपयोग विश्लेषण के लिए किया जाएगा। माप लंबाई के प्रत्येक छोर से अतिरिक्त  एक नमूना लंबाई को हटा दिया जाता है। सतह पर एक 2डी क्षेत्र पर स्कैन करके एक प्रोफिलोमीटर के साथ 3डी मापन किया जा सकता है।


एक प्रोफिलोमीटर का नुकसान यह है कि जब सतह की विशेषताओं का आकार स्टाइलस के समान आकार के करीब होता है तो यह सटीक नहीं होता है। एक और नुकसान यह है कि प्रोफिलोमीटर को सतह के खुरदरेपन के समान सामान्य आकार की खामियों का पता लगाने में कठिनाई होती है।<ref name="degarmo223">{{Cite book | last = Degarmo | first = E. Paul | last2 = Black | first2 = J T. | last3 = Kohser | first3 = Ronald A. | title = निर्माण में सामग्री और प्रक्रियाएं| publisher = Wiley | year = 2003 | edition = 9th | isbn = 0-471-65653-4 |pages=223–224}}</ref> गैर-संपर्क उपकरणों की भी सीमाएँ हैं। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल हस्तक्षेप पर भरोसा करने वाले उपकरण ऑपरेटिंग तरंगदैर्ध्य के कुछ अंश से कम सुविधाओं को हल नहीं कर सकते हैं। यह सीमा सामान्य वस्तुओं पर भी खुरदुरेपन को सटीक रूप से मापना मुश्किल बना सकती है, क्योंकि दिलचस्प विशेषताएं प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से काफी नीचे हो सकती हैं। लाल प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लगभग 650 एनएम है,<ref>{{cite web|url= http://science-edu.larc.nasa.gov/EDDOCS/Wavelengths_for_Colors.html|title= What Wavelength Goes With a Color?|access-date= 2008-05-14|url-status= dead|archive-url= https://web.archive.org/web/20110720105431/http://science-edu.larc.nasa.gov/EDDOCS/Wavelengths_for_Colors.html|archive-date= 2011-07-20|df= }}</ref> जबकि औसत खुरदरापन, (आर<sub>a</sub>) ग्राउंड शाफ्ट का 200 एनएम हो सकता है।
एक प्रोफिलोमीटर का नुकसान यह है कि जब सतह की विशेषताओं का आकार स्टाइलस के समान आकार के करीब होता है तो यह त्रुटिहीन  नहीं होता है। एक और नुकसान यह है कि प्रोफिलोमीटर को सतह के खुरदरेपन के समान सामान्य आकार की खामियों का पता लगाने में कठिनाई होती है।<ref name="degarmo223">{{Cite book | last = Degarmo | first = E. Paul | last2 = Black | first2 = J T. | last3 = Kohser | first3 = Ronald A. | title = निर्माण में सामग्री और प्रक्रियाएं| publisher = Wiley | year = 2003 | edition = 9th | isbn = 0-471-65653-4 |pages=223–224}}</ref> गैर-संपर्क उपकरणों की भी सीमाएँ हैं। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल हस्तक्षेप पर भरोसा करने वाले उपकरण ऑपरेटिंग तरंगदैर्ध्य के कुछ अंश से कम सुविधाओं को हल नहीं कर सकते हैं। यह सीमा सामान्य वस्तुओं पर भी खुरदुरेपन को त्रुटिहीन  रूप से मापना कठिन  बना सकती है, क्योंकि रोचक  विशेषताएं प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत अधिक  नीचे हो सकती हैं। लाल प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लगभग 650 एनएम है,<ref>{{cite web|url= http://science-edu.larc.nasa.gov/EDDOCS/Wavelengths_for_Colors.html|title= What Wavelength Goes With a Color?|access-date= 2008-05-14|url-status= dead|archive-url= https://web.archive.org/web/20110720105431/http://science-edu.larc.nasa.gov/EDDOCS/Wavelengths_for_Colors.html|archive-date= 2011-07-20|df= }}</ref> जबकि औसत खुरदरापन, (आर<sub>a</sub>) ग्राउंड शाफ्ट का 200 एनएम हो सकता है।


विश्लेषण का पहला चरण बहुत उच्च आवृत्ति डेटा (जिसे सूक्ष्म खुरदरापन कहा जाता है) को हटाने के लिए कच्चे डेटा को फ़िल्टर करना है क्योंकि इसे अक्सर सतह पर कंपन या मलबे के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। किसी दिए गए कट-ऑफ थ्रेशोल्ड पर माइक्रो-रफनेस को फ़िल्टर करना भी अलग-अलग स्टाइलस बॉल रेडियस वाले प्रोफिलोमीटर का उपयोग करके किए गए खुरदरेपन के आकलन को करीब लाने की अनुमति देता है। 2 माइक्रोमीटर और 5 माइक्रोमीटर त्रिज्या। अगला, डेटा को खुरदरापन, लहरदार और रूप में अलग किया जाता है। यह संदर्भ रेखाओं, लिफाफा विधियों, डिजिटल फिल्टर, भग्न या अन्य तकनीकों का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है। अंत में, डेटा को एक या एक से अधिक खुरदरापन मापदंडों या एक ग्राफ का उपयोग करके संक्षेपित किया जाता है। अतीत में, सतह खत्म का आमतौर पर हाथ से विश्लेषण किया जाता था। रफनेस ट्रेस को ग्राफ पेपर पर प्लॉट किया जाएगा, और एक अनुभवी मशीनर ने तय किया कि किस डेटा को अनदेखा करना है और मीन लाइन को कहां रखना है। आज, मापा गया डेटा एक कंप्यूटर पर संग्रहीत किया जाता है, और सिग्नल विश्लेषण और सांख्यिकी के तरीकों का उपयोग करके विश्लेषण किया जाता है।<ref name="Whitehouse">Whitehouse, DJ. (1994). ''Handbook of Surface Metrology'', Bristol: Institute of Physics Publishing. {{ISBN|0-7503-0039-6}}</ref>
विश्लेषण का पहला चरण बहुत उच्च आवृत्ति डेटा (जिसे सूक्ष्म खुरदरापन कहा जाता है) को हटाने के लिए कच्चे डेटा को फ़िल्टर करना है क्योंकि इसे अधिकांशतः  सतह पर कंपन या मलबे के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। किसी दिए गए कट-ऑफ थ्रेशोल्ड पर माइक्रो-रफनेस को फ़िल्टर करना भी अलग-अलग स्टाइलस बॉल रेडियस वाले प्रोफिलोमीटर का उपयोग करके किए गए खुरदरेपन के आकलन को करीब लाने की अनुमति देता है। 2 माइक्रोमीटर और 5 माइक्रोमीटर त्रिज्या। अगला, डेटा को खुरदरापन, लहरदार और रूप में अलग किया जाता है। यह संदर्भ रेखाओं, लिफाफा विधियों, डिजिटल फिल्टर, भग्न या अन्य तकनीकों का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है। अंत में, डेटा को एक या एक से अधिक खुरदरापन मापदंडों या एक ग्राफ का उपयोग करके संक्षेपित किया जाता है। अतीत में, सतह खत्म का अतिरिक्त  हाथ से विश्लेषण किया जाता था। रफनेस ट्रेस को ग्राफ पेपर पर प्लॉट किया जाएगा, और एक अनुभवी मशीनर ने तय किया कि किस डेटा को अनदेखा करना है और मीन लाइन को कहां रखना है। आज, मापा गया डेटा एक कंप्यूटर पर संग्रहीत किया जाता है, और सिग्नल विश्लेषण और सांख्यिकी के विधियों  का उपयोग करके विश्लेषण किया जाता है।<ref name="Whitehouse">Whitehouse, DJ. (1994). ''Handbook of Surface Metrology'', Bristol: Institute of Physics Publishing. {{ISBN|0-7503-0039-6}}</ref>


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===संपर्क (स्पर्श माप)===
===संपर्क (स्पर्श माप)===
[[File:Rugosimetro portatile.jpg|thumb]]स्टाइलस-आधारित संपर्क उपकरणों के निम्नलिखित लाभ हैं:
[[File:Rugosimetro portatile.jpg|thumb]]स्टाइलस-आधारित संपर्क उपकरणों के निम्नलिखित लाभ हैं:
* प्रणाली बहुत ही सरल और बुनियादी खुरदरापन, लहरदारपन या प्रपत्र माप के लिए पर्याप्त है जिसके लिए केवल 2डी प्रोफाइल की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए रा मान की गणना)।
* प्रणाली बहुत ही सरल और मौलिक  खुरदरापन, लहरदारपन या प्रपत्र माप के लिए पर्याप्त है जिसके लिए केवल 2डी प्रोफाइल की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए रा मान की गणना)।
* प्रणाली कभी भी नमूने के ऑप्टिकल गुणों (जैसे अत्यधिक परावर्तक, पारदर्शी, सूक्ष्म-संरचित) से आकर्षित नहीं होती है।
* प्रणाली कभी भी नमूने के ऑप्टिकल गुणों (जैसे अत्यधिक परावर्तक, पारदर्शी, सूक्ष्म-संरचित) से आकर्षित नहीं होती है।
* स्टाइलस अपनी औद्योगिक प्रक्रिया के दौरान कई धातु घटकों को कवर करने वाली तेल फिल्म की उपेक्षा करता है।
* स्टाइलस अपनी औद्योगिक प्रक्रिया के दौरान कई धातु घटकों को कवर करने वाली तेल फिल्म की उपेक्षा करता है।
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टेक्नोलॉजीज:
टेक्नोलॉजीज:


* कॉन्टैक्ट प्रोफिलोमीटर - पारंपरिक रूप से डायमंड स्टाइलस का इस्तेमाल करते हैं और [[ ग्रामोफ़ोन ]] की तरह काम करते हैं।
* कॉन्टैक्ट प्रोफिलोमीटर - पारंपरिक रूप से डायमंड स्टाइलस का उपयोग  करते हैं और [[ ग्रामोफ़ोन ]] की तरह काम करते हैं।
* [[परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी]] को कभी-कभी परमाणु पैमाने पर संचालित संपर्क प्रोफाइलर भी माना जाता है।
* [[परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी]] को कभी-कभी परमाणु पैमाने पर संचालित संपर्क प्रोफाइलर भी माना जाता है।


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ऑप्टिकल मापन यंत्रों के स्पर्शीय उपकरणों की तुलना में कुछ लाभ इस प्रकार हैं:
ऑप्टिकल मापन यंत्रों के स्पर्शीय उपकरणों की तुलना में कुछ लाभ इस प्रकार हैं:
* सतह का कोई स्पर्श नहीं (नमूना क्षतिग्रस्त नहीं हो सकता)
* सतह का कोई स्पर्श नहीं (नमूना क्षतिग्रस्त नहीं हो सकता)
* माप की गति आमतौर पर बहुत अधिक होती है (एक लाख 3D बिंदुओं को एक सेकंड में मापा जा सकता है)
* माप की गति अतिरिक्त  बहुत अधिक होती है (एक लाख 3D बिंदुओं को एक सेकंड में मापा जा सकता है)
* उनमें से कुछ वास्तव में डेटा के एकल अंशों के बजाय 3डी सतह स्थलाकृति के लिए बनाए गए हैं
* उनमें से कुछ वास्तव में डेटा के एकल अंशों केअतिरिक्त  3डी सतह स्थलाकृति के लिए बनाए गए हैं
* वे कांच या प्लास्टिक की फिल्म जैसे पारदर्शी माध्यम से सतहों को माप सकते हैं
* वे कांच या प्लास्टिक की फिल्म जैसे पारदर्शी माध्यम से सतहों को माप सकते हैं
* गैर-संपर्क माप कभी-कभी एकमात्र समाधान हो सकता है जब मापने के लिए घटक बहुत नरम होता है (जैसे प्रदूषण जमा) या बहुत कठोर (जैसे अपघर्षक कागज)।
* गैर-संपर्क माप कभी-कभी एकमात्र समाधान हो सकता है जब मापने के लिए घटक बहुत नरम होता है (जैसे प्रदूषण जमा) या बहुत कठोर (जैसे अपघर्षक कागज)।
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चूंकि प्रत्येक उपकरण के फायदे और नुकसान होते हैं, ऑपरेटर को माप आवेदन के आधार पर सही उपकरण चुनना चाहिए। निम्नलिखित में मुख्य तकनीकों के कुछ फायदे और नुकसान सूचीबद्ध हैं:
चूंकि प्रत्येक उपकरण के फायदे और नुकसान होते हैं, ऑपरेटर को माप आवेदन के आधार पर सही उपकरण चुनना चाहिए। निम्नलिखित में मुख्य तकनीकों के कुछ फायदे और नुकसान सूचीबद्ध हैं:
* इंटरफेरोमेट्री: इस पद्धति में किसी भी ऑप्टिकल तकनीक का उच्चतम ऊर्ध्वाधर रिज़ॉल्यूशन है और कन्फ़ोकल को छोड़कर अधिकांश अन्य ऑप्टिकल तकनीकों के बराबर पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है जिसमें बेहतर पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है। उपकरण उच्च ऊर्ध्वाधर दोहराव के साथ फेज शिफ्टिंग इंटरफेरोमेट्री (पीएसआई) का उपयोग करके बहुत चिकनी सतहों को माप सकते हैं; ऐसी प्रणालियों को बड़े भागों (300 मिमी तक) या माइक्रोस्कोप-आधारित मापने के लिए समर्पित किया जा सकता है। वे मशीनी धातु, फोम, कागज और अन्य सहित खड़ी या खुरदरी सतहों को मापने के लिए एक सफेद-प्रकाश स्रोत के साथ जुटना स्कैनिंग इंटरफेरोमेट्री (सीएसआई) का उपयोग कर सकते हैं। जैसा कि सभी ऑप्टिकल तकनीकों के साथ होता है, इस उपकरण के नमूने के साथ प्रकाश की बातचीत पूरी तरह से समझ में नहीं आती है। इसका मतलब है कि माप त्रुटियां विशेष रूप से खुरदरापन माप के लिए हो सकती हैं।<ref>{{cite journal|title=वाणिज्यिक स्कैनिंग सफेद प्रकाश इंटरफेरोमीटर का उपयोग करते हुए भूतल मापन त्रुटियां|journal=Measurement Science and Technology|volume=19|issue=1|pages=015303|doi=10.1088/0957-0233/19/1/015303|bibcode=2008MeScT..19a5303G|year=2008|last1=Gao|first1=F|last2=Leach|first2=R K|last3=Petzing|first3=J|last4=Coupland|first4=J M|url=https://dspace.lboro.ac.uk/2134/3633}}</ref><ref>{{cite journal|title=चरण-स्थानांतरण और श्वेत-प्रकाश इंटरफेरोमेट्री के साथ प्राप्त खुरदरापन माप के बीच विसंगतियां|doi=10.1364/AO.44.005919|journal=Applied Optics|volume=44|issue=28|pages=5919–27|pmid=16231799|year=2005|last1=Rhee|first1=H. G.|last2=Vorburger|first2=T. V.|last3=Lee|first3=J. W.|last4=Fu|first4=J|bibcode=2005ApOpt..44.5919R|url=https://zenodo.org/record/1235636}}</ref>
* इंटरफेरोमेट्री: इस पद्धति में किसी भी ऑप्टिकल तकनीक का उच्चतम ऊर्ध्वाधर रिज़ॉल्यूशन है और कन्फ़ोकल को छोड़कर अधिकांश अन्य ऑप्टिकल तकनीकों के बराबर पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है जिसमें बेहतर पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है। उपकरण उच्च ऊर्ध्वाधर दोहराव के साथ फेज शिफ्टिंग इंटरफेरोमेट्री (पीएसआई) का उपयोग करके बहुत चिकनी सतहों को माप सकते हैं; ऐसी प्रणालियों को बड़े भागों (300 मिमी तक) या माइक्रोस्कोप-आधारित मापने के लिए समर्पित किया जा सकता है। वे मशीनी धातु, फोम, कागज और अन्य सहित खड़ी या खुरदरी सतहों को मापने के लिए एक सफेद-प्रकाश स्रोत के साथ जुटना स्कैनिंग इंटरफेरोमेट्री (सीएसआई) का उपयोग कर सकते हैं। जैसा कि सभी ऑप्टिकल तकनीकों के साथ होता है, इस उपकरण के नमूने के साथ प्रकाश की बातचीत पूरी तरह से समझ में नहीं आती है। इसका मतलब है कि माप त्रुटियां विशेष रूप से खुरदरापन माप के लिए हो सकती हैं।<ref>{{cite journal|title=वाणिज्यिक स्कैनिंग सफेद प्रकाश इंटरफेरोमीटर का उपयोग करते हुए भूतल मापन त्रुटियां|journal=Measurement Science and Technology|volume=19|issue=1|pages=015303|doi=10.1088/0957-0233/19/1/015303|bibcode=2008MeScT..19a5303G|year=2008|last1=Gao|first1=F|last2=Leach|first2=R K|last3=Petzing|first3=J|last4=Coupland|first4=J M|url=https://dspace.lboro.ac.uk/2134/3633}}</ref><ref>{{cite journal|title=चरण-स्थानांतरण और श्वेत-प्रकाश इंटरफेरोमेट्री के साथ प्राप्त खुरदरापन माप के बीच विसंगतियां|doi=10.1364/AO.44.005919|journal=Applied Optics|volume=44|issue=28|pages=5919–27|pmid=16231799|year=2005|last1=Rhee|first1=H. G.|last2=Vorburger|first2=T. V.|last3=Lee|first3=J. W.|last4=Fu|first4=J|bibcode=2005ApOpt..44.5919R|url=https://zenodo.org/record/1235636}}</ref>
* डिजिटल होलोग्राफी: यह विधि इंटरफेरोमेट्री के समान रिज़ॉल्यूशन के साथ 3डी स्थलाकृति प्रदान करती है। इसके अलावा, जैसा कि यह एक गैर-स्कैनिंग तकनीक है, यह चलती नमूनों, विकृत सतहों, एमईएमएस गतिशीलता, रासायनिक प्रतिक्रियाओं, नमूनों पर चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र के प्रभाव और विशेष रूप से कंपन की उपस्थिति की माप के मापन के लिए आदर्श है। गुणवत्ता नियंत्रण।:
* डिजिटल होलोग्राफी: यह विधि इंटरफेरोमेट्री के समान रिज़ॉल्यूशन के साथ 3डी स्थलाकृति प्रदान करती है। इसके अतिरिक्त , जैसा कि यह एक गैर-स्कैनिंग तकनीक है, यह चलती नमूनों, विकृत सतहों, एमईएमएस गतिशीलता, रासायनिक प्रतिक्रियाओं, नमूनों पर चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र के प्रभाव और विशेष रूप से कंपन की उपस्थिति की माप के मापन के लिए आदर्श है। गुणवत्ता नियंत्रण।:
* फोकस भिन्नता: यह विधि रंग की जानकारी देती है, खड़ी किनारों पर माप कर सकती है और बहुत खुरदरी सतहों पर माप सकती है। नुकसान यह है कि यह विधि सतहों पर एक सिलिकॉन वेफर की तरह बहुत चिकनी सतह खुरदरापन के साथ नहीं माप सकती है। मुख्य अनुप्रयोग धातु (मशीन भागों और उपकरण), प्लास्टिक या कागज के नमूने हैं।
* फोकस भिन्नता: यह विधि रंग की जानकारी देती है, खड़ी किनारों पर माप कर सकती है और बहुत खुरदरी सतहों पर माप सकती है। नुकसान यह है कि यह विधि सतहों पर एक सिलिकॉन वेफर की तरह बहुत चिकनी सतह खुरदरापन के साथ नहीं माप सकती है। मुख्य अनुप्रयोग धातु (मशीन भागों और उपकरण), प्लास्टिक या कागज के नमूने हैं।
* कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी: इस विधि में एक पिन होल के उपयोग के कारण उच्च पार्श्व विभेदन का लाभ है, लेकिन इसका नुकसान यह है कि यह खड़ी पार्श्वों पर माप नहीं कर सकता है। साथ ही, बड़े क्षेत्रों को देखते समय यह जल्दी से लंबवत रिज़ॉल्यूशन खो देता है क्योंकि लंबवत संवेदनशीलता उपयोग में माइक्रोस्कोप उद्देश्य पर निर्भर करती है।
* कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी: इस विधि में एक पिन होल के उपयोग के कारण उच्च पार्श्व विभेदन का लाभ है, लेकिन इसका नुकसान यह है कि यह खड़ी पार्श्वों पर माप नहीं कर सकता है। साथ ही, बड़े क्षेत्रों को देखते समय यह जल्दी से लंबवत रिज़ॉल्यूशन खो देता है क्योंकि लंबवत संवेदनशीलता उपयोग में माइक्रोस्कोप उद्देश्य पर निर्भर करती है।
* कन्फोकल क्रोमैटिक विपथन: इस विधि में ऊर्ध्वाधर स्कैन के बिना कुछ ऊंचाई श्रेणियों को मापने का लाभ है, आसानी से बहुत खुरदरी सतहों को माप सकता है, और एकल एनएम सीमा तक चिकनी सतहों को माप सकता है। तथ्य यह है कि इन सेंसरों में कोई हिलने वाला भाग नहीं है जो बहुत उच्च स्कैन गति की अनुमति देता है और उन्हें बहुत दोहराने योग्य बनाता है। उच्च संख्यात्मक एपर्चर वाले कॉन्फ़िगरेशन अपेक्षाकृत खड़ी किनारों पर माप सकते हैं। एक ही या अलग-अलग माप रेंज के साथ कई सेंसर का एक साथ उपयोग किया जा सकता है, जिससे डिफरेंशियल मेजरमेंट एप्रोच (टीटीवी) की अनुमति मिलती है या सिस्टम के उपयोग के मामले का विस्तार होता है।
* कन्फोकल क्रोमैटिक विपथन: इस विधि में ऊर्ध्वाधर स्कैन के बिना कुछ ऊंचाई श्रेणियों को मापने का लाभ है, आसानी से बहुत खुरदरी सतहों को माप सकता है, और एकल एनएम सीमा तक चिकनी सतहों को माप सकता है। तथ्य यह है कि इन सेंसरों में कोई हिलने वाला भाग नहीं है जो बहुत उच्च स्कैन गति की अनुमति देता है और उन्हें बहुत दोहराने योग्य बनाता है। उच्च संख्यात्मक एपर्चर वाले कॉन्फ़िगरेशन अपेक्षाकृत खड़ी किनारों पर माप सकते हैं। एक ही या अलग-अलग माप रेंज के साथ कई सेंसर का एक साथ उपयोग किया जा सकता है, जिससे डिफरेंशियल मेजरमेंट एप्रोच (टीटीवी) की अनुमति मिलती है या सिस्टम के उपयोग के स्थिति  का विस्तार होता है।
* संपर्क प्रोफिलोमीटर: यह विधि सबसे आम सतह माप तकनीक है। लाभ यह है कि यह एक सस्ता उपकरण है और चयनित स्टाइलस टिप त्रिज्या के आधार पर ऑप्टिकल तकनीकों की तुलना में उच्च पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है। नई प्रणालियां 2डी निशानों के अलावा 3डी माप भी कर सकती हैं और फॉर्म और महत्वपूर्ण आयामों के साथ-साथ खुरदुरेपन को भी माप सकती हैं। हालांकि, नुकसान यह है कि स्टाइलस टिप को सतह के भौतिक संपर्क में होना चाहिए, जो सतह और/या स्टाइलस को बदल सकता है और संदूषण का कारण बन सकता है। इसके अलावा, यांत्रिक संपर्क के कारण, स्कैन की गति ऑप्टिकल विधियों की तुलना में काफी धीमी होती है। स्टायलस शैंक कोण के कारण, स्टायलस प्रोफिलोमीटर एक बढ़ती हुई संरचना के किनारे तक नहीं माप सकते हैं, जिससे एक छाया या अपरिभाषित क्षेत्र बनता है, जो आमतौर पर ऑप्टिकल सिस्टम के लिए सामान्य से बहुत बड़ा होता है।
* संपर्क प्रोफिलोमीटर: यह विधि सबसे आम सतह माप तकनीक है। लाभ यह है कि यह एक सस्ता उपकरण है और चयनित स्टाइलस टिप त्रिज्या के आधार पर ऑप्टिकल तकनीकों की तुलना में उच्च पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है। नई प्रणालियां 2डी निशानों के अतिरिक्त  3डी माप भी कर सकती हैं और फॉर्म और महत्वपूर्ण आयामों के साथ-साथ खुरदुरेपन को भी माप सकती हैं। चूंकि , नुकसान यह है कि स्टाइलस टिप को सतह के भौतिक संपर्क में होना चाहिए, जो सतह और/या स्टाइलस को बदल सकता है और संदूषण का कारण बन सकता है। इसके अतिरिक्त , यांत्रिक संपर्क के कारण, स्कैन की गति ऑप्टिकल विधियों की तुलना में बहुत अधिक  धीमी होती है। स्टायलस शैंक कोण के कारण, स्टायलस प्रोफिलोमीटर एक बढ़ती हुई संरचना के किनारे तक नहीं माप सकते हैं, जिससे एक छाया या अपरिभाषित क्षेत्र बनता है, जो अतिरिक्त  ऑप्टिकल सिस्टम के लिए सामान्य से बहुत बड़ा होता है।


===संकल्प===
===संकल्प===
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3डी मापन के लिए, जांच को सतह पर 2डी क्षेत्र पर स्कैन करने का आदेश दिया जाता है। डेटा बिंदुओं के बीच की दूरी दोनों दिशाओं में समान नहीं हो सकती है।
3डी मापन के लिए, जांच को सतह पर 2डी क्षेत्र पर स्कैन करने का आदेश दिया जाता है। डेटा बिंदुओं के बीच की दूरी दोनों दिशाओं में समान नहीं हो सकती है।


कुछ मामलों में, मापने के उपकरण की भौतिकी डेटा पर बड़ा प्रभाव डाल सकती है। बहुत चिकनी सतहों को मापते समय यह विशेष रूप से सच है। संपर्क मापन के लिए, सबसे स्पष्ट समस्या यह है कि स्टाइलस मापी गई सतह को खरोंच सकता है। एक और समस्या यह है कि लेखनी गहरी घाटियों की तली तक पहुँचने के लिए बहुत कुंद हो सकती है और यह तेज चोटियों की युक्तियों को गोल कर सकती है। इस मामले में जांच एक भौतिक फ़िल्टर है जो उपकरण की सटीकता को सीमित करता है।
कुछ स्थितियों  में, मापने के उपकरण की भौतिकी डेटा पर बड़ा प्रभाव डाल सकती है। बहुत चिकनी सतहों को मापते समय यह विशेष रूप से सच है। संपर्क मापन के लिए, सबसे स्पष्ट समस्या यह है कि स्टाइलस मापी गई सतह को खरोंच सकता है। एक और समस्या यह है कि लेखनी गहरी घाटियों की तली तक पहुँचने के लिए बहुत कुंद हो सकती है और यह तेज चोटियों की युक्तियों को गोल कर सकती है। इस स्थिति  में जांच एक भौतिक फ़िल्टर है जो उपकरण की त्रुटिहीन ता को सीमित करता है।


== खुरदरापन पैरामीटर ==
== खुरदरापन पैरामीटर ==
{{Main|Surface roughness#Parameterization}}
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वास्तविक सतह ज्यामिति इतनी जटिल है कि मापदंडों की एक सीमित संख्या पूर्ण विवरण प्रदान नहीं कर सकती है। यदि उपयोग किए गए मापदंडों की संख्या बढ़ जाती है, तो अधिक सटीक विवरण प्राप्त किया जा सकता है। यह सतही मूल्यांकन के लिए नए मापदंडों को पेश करने के कारणों में से एक है। सतह खुरदरापन मापदंडों को आमतौर पर इसकी कार्यक्षमता के अनुसार तीन समूहों में वर्गीकृत किया जाता है। इन समूहों को आयाम पैरामीटर, स्पेसिंग पैरामीटर और हाइब्रिड पैरामीटर के रूप में परिभाषित किया गया है।<ref>{{cite journal|author1=Gadelmawla E.S. |author2=Koura M.M. |author3=Maksoud T.M.A. |author4=Elewa I.M. |author5=Soliman H.H. |title=खुरदरापन पैरामीटर|journal=Journal of Materials Processing Technology|volume=123|pages=133–145|doi=10.1016/S0924-0136(02)00060-2|year=2002}}</ref>
वास्तविक सतह ज्यामिति इतनी जटिल है कि मापदंडों की एक सीमित संख्या पूर्ण विवरण प्रदान नहीं कर सकती है। यदि उपयोग किए गए मापदंडों की संख्या बढ़ जाती है, तो अधिक त्रुटिहीन  विवरण प्राप्त किया जा सकता है। यह सतही मूल्यांकन के लिए नए मापदंडों को पेश करने के कारणों में से एक है। सतह खुरदरापन मापदंडों को अतिरिक्त  इसकी कार्यक्षमता के अनुसार तीन समूहों में वर्गीकृत किया जाता है। इन समूहों को आयाम पैरामीटर, स्पेसिंग पैरामीटर और हाइब्रिड पैरामीटर के रूप में परिभाषित किया गया है।<ref>{{cite journal|author1=Gadelmawla E.S. |author2=Koura M.M. |author3=Maksoud T.M.A. |author4=Elewa I.M. |author5=Soliman H.H. |title=खुरदरापन पैरामीटर|journal=Journal of Materials Processing Technology|volume=123|pages=133–145|doi=10.1016/S0924-0136(02)00060-2|year=2002}}</ref>




=== प्रोफ़ाइल खुरदरापन पैरामीटर ===
=== प्रोफ़ाइल खुरदरापन पैरामीटर ===
सतहों का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पैरामीटर मोटे तौर पर सतह की ऊंचाई के कई नमूनों से प्राप्त सांख्यिकी संकेतक हैं। कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:
सतहों का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पैरामीटर मोटे तौर पर सतह की ऊंचाई के कई नमूनों से प्राप्त सांख्यिकी संकेतक हैं। कुछ उदाहरणों में सम्मलित  हैं:


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यह ASME B46.1 जैसे मानकों में वर्णित उपलब्ध मापदंडों का एक छोटा सा उपसमुच्चय है<ref name="B46">[http://www.asme.org/products/codes---standards/surface-texture-(surface-roughness--waviness--and- ASME B46.1]. Asme.org. Retrieved on 2016-03-26.</ref> और आईएसओ 4287।<ref>[http://www.iso.org/iso/en/CatalogueDetailPage.CatalogueDetail?CSNUMBER=10132 ISO 4287] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20040119202443/http://www.iso.org/iso/en/CatalogueDetailPage.CatalogueDetail?CSNUMBER=10132 |date=January 19, 2004 }}</ref>
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इनमें से अधिकांश पैरामीटर प्रोफिलोमीटर और अन्य यांत्रिक जांच प्रणालियों की क्षमताओं से उत्पन्न हुए हैं।
इनमें से अधिकांश पैरामीटर प्रोफिलोमीटर और अन्य यांत्रिक जांच प्रणालियों की क्षमताओं से उत्पन्न हुए हैं।
इसके अलावा, सतह के आयामों के नए उपाय विकसित किए गए हैं जो उच्च-परिभाषा ऑप्टिकल गेजिंग प्रौद्योगिकियों द्वारा संभव किए गए मापों से अधिक सीधे संबंधित हैं।
इसके अतिरिक्त , सतह के आयामों के नए उपाय विकसित किए गए हैं जो उच्च-परिभाषा ऑप्टिकल गेजिंग प्रौद्योगिकियों द्वारा संभव किए गए मापों से अधिक सीधे संबंधित हैं।


[[ImageJ]] के लिए SurfCharJ प्लगइन [http://www.gcsca.net/IJ/SurfCharJ.html] का उपयोग करके इनमें से अधिकांश मापदंडों का अनुमान लगाया जा सकता है।
[[ImageJ]] के लिए SurfCharJ प्लगइन [http://www.gcsca.net/IJ/SurfCharJ.html] का उपयोग करके इनमें से अधिकांश मापदंडों का अनुमान लगाया जा सकता है।


=== क्षेत्र सतह पैरामीटर ===
=== क्षेत्र सतह पैरामीटर ===
सतह खुरदरापन की गणना एक क्षेत्र पर भी की जा सकती है। इससे एस<sub>a</sub> आर के बजाय<sub>a</sub> मान। [[ISO 25178]] श्रृंखला इन सभी खुरदुरेपन मूल्यों का विस्तार से वर्णन करती है। प्रोफ़ाइल मापदंडों पर लाभ हैं:
सतह खुरदरापन की गणना एक क्षेत्र पर भी की जा सकती है। इससे एस<sub>a</sub> आर केअतिरिक्त <sub>a</sub> मान। [[ISO 25178]] श्रृंखला इन सभी खुरदुरेपन मूल्यों का विस्तार से वर्णन करती है। प्रोफ़ाइल मापदंडों पर लाभ हैं:


* अधिक महत्वपूर्ण मूल्य
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{{Further|ISO 16610{{!}}ISO 16610: Geometrical product specifications (GPS) – Filtration}}
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सतह की विशेषता प्राप्त करने के लिए लगभग सभी माप फ़िल्टरिंग के अधीन हैं। खुरदरापन, लहरदारपन और प्रपत्र त्रुटि जैसी सतह विशेषताओं को निर्दिष्ट करने और नियंत्रित करने की बात आती है तो यह सबसे महत्वपूर्ण विषयों में से एक है। सतह के विचलन के इन घटकों को सतह आपूर्तिकर्ता और सतह प्राप्तकर्ता के बीच प्रश्न में सतह की अपेक्षित विशेषताओं के बारे में स्पष्ट समझ प्राप्त करने के लिए माप में अलग-अलग अलग होना चाहिए।
सतह की विशेषता प्राप्त करने के लिए लगभग सभी माप फ़िल्टरिंग के अधीन हैं। खुरदरापन, लहरदारपन और प्रपत्र त्रुटि जैसी सतह विशेषताओं को निर्दिष्ट करने और नियंत्रित करने की बात आती है तो यह सबसे महत्वपूर्ण विषयों में से एक है। सतह के विचलन के इन घटकों को सतह आपूर्तिकर्ता और सतह प्राप्तकर्ता के बीच प्रश्न में सतह की अपेक्षित विशेषताओं के बारे में स्पष्ट समझ प्राप्त करने के लिए माप में अलग-अलग अलग होना चाहिए।
आमतौर पर, या तो डिजिटल या एनालॉग फिल्टर का उपयोग माप से उत्पन्न होने वाली त्रुटि, लहराती और खुरदरापन को अलग करने के लिए किया जाता है। मुख्य बहु-स्तरीय फ़िल्टरिंग विधियाँ गॉसियन फ़िल्टरिंग, वेवलेट ट्रांसफ़ॉर्म और हाल ही में असतत मोडल अपघटन हैं। इन फ़िल्टरों की तीन विशेषताएँ हैं जिन्हें एक उपकरण द्वारा गणना किए जा सकने वाले पैरामीटर मानों को समझने के लिए जाना जाना चाहिए। ये स्थानिक तरंगदैर्घ्य हैं जिस पर एक फिल्टर खुरदरापन से खुरदरापन या लहरदारपन को प्रपत्र त्रुटि से अलग करता है, एक फिल्टर की तीक्ष्णता या फिल्टर कितनी सफाई से सतह के विचलन के दो घटकों को अलग करता है और एक फिल्टर की विकृति या फिल्टर एक स्थानिक को कितना बदल देता है पृथक्करण प्रक्रिया में तरंग दैर्ध्य घटक।<ref name="B46" />
अतिरिक्त , या तो डिजिटल या एनालॉग फिल्टर का उपयोग माप से उत्पन्न होने वाली त्रुटि, लहराती और खुरदरापन को अलग करने के लिए किया जाता है। मुख्य बहु-स्तरीय फ़िल्टरिंग विधियाँ गॉसियन फ़िल्टरिंग, वेवलेट ट्रांसफ़ॉर्म और हाल ही में असतत मोडल अपघटन हैं। इन फ़िल्टरों की तीन विशेषताएँ हैं जिन्हें एक उपकरण द्वारा गणना किए जा सकने वाले पैरामीटर मानों को समझने के लिए जाना जाना चाहिए। ये स्थानिक तरंगदैर्घ्य हैं जिस पर एक फिल्टर खुरदरापन से खुरदरापन या लहरदारपन को प्रपत्र त्रुटि से अलग करता है, एक फिल्टर की तीक्ष्णता या फिल्टर कितनी सफाई से सतह के विचलन के दो घटकों को अलग करता है और एक फिल्टर की विकृति या फिल्टर एक स्थानिक को कितना बदल देता है पृथक्करण प्रक्रिया में तरंग दैर्ध्य घटक।<ref name="B46" />





Revision as of 22:58, 20 April 2023

सरफेस मैट्रोलोजी सतहों पर छोटे पैमाने की विशेषताओं का माप है, और मेट्रोलॉजी की एक शाखा है। सरफेस प्राथमिक रूप , सरफेस भग्न आयाम, और सतह खत्म (सतह खुरदरापन सहित) क्षेत्र से सबसे अधिक जुड़े हुए पैरामीटर हैं। यह कई विषयों के लिए महत्वपूर्ण है और ज्यादातर त्रुटिहीन भागों और असेंबली के मशीनिंग के लिए जाना जाता है जिसमें संभोग सतहें होती हैं या जिन्हें उच्च आंतरिक दबावों के साथ काम करना चाहिए।

भूतल फिनिश को दो विधियों से मापा जा सकता है: संपर्क और गैर-संपर्क विधियां। संपर्क विधियों में मापन लेखनी को सतह पर खींचना सम्मलित है; इन उपकरणों को प्रोफिलोमीटर कहा जाता है। गैर-संपर्क विधियों में सम्मलित हैं: इंटरफेरोमेट्री, डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी, संनाभि माइक्रोस्कोपी, फोकस भिन्नता, संरचित प्रकाश, विद्युत समाई, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, photogrammetry और गैर-संपर्क प्रोफिलोमीटर।

सिंहावलोकन

डायमंड स्टाइलस प्रोफिलोमीटर का उपयोग करना सबसे आम विधि ा है। स्टाइलस को सतह की परत के लंबवत चलाया जाता है।[1]जांच अतिरिक्त एक सपाट सतह पर या एक बेलनाकार सतह के चारों ओर एक गोलाकार चाप में सीधी रेखा के साथ होती है। जिस पथ की लंबाई का पता लगाता है उसे माप लंबाई कहा जाता है। डेटा का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे कम आवृत्ति फ़िल्टर की तरंग दैर्ध्य को अतिरिक्त नमूना लंबाई के रूप में परिभाषित किया जाता है। अधिकांश मानक अनुशंसा करते हैं कि माप की लंबाई नमूना लंबाई से कम से कम सात गुना अधिक होनी चाहिए, और निक्विस्ट-शैनन नमूनाकरण प्रमेय के अनुसार यह रोचक विशेषताओं के तरंग दैर्ध्य से कम से कम दो गुना अधिक होना चाहिए। मूल्यांकन की लंबाई या मूल्यांकन की लंबाई डेटा की लंबाई है जिसका उपयोग विश्लेषण के लिए किया जाएगा। माप लंबाई के प्रत्येक छोर से अतिरिक्त एक नमूना लंबाई को हटा दिया जाता है। सतह पर एक 2डी क्षेत्र पर स्कैन करके एक प्रोफिलोमीटर के साथ 3डी मापन किया जा सकता है।

एक प्रोफिलोमीटर का नुकसान यह है कि जब सतह की विशेषताओं का आकार स्टाइलस के समान आकार के करीब होता है तो यह त्रुटिहीन नहीं होता है। एक और नुकसान यह है कि प्रोफिलोमीटर को सतह के खुरदरेपन के समान सामान्य आकार की खामियों का पता लगाने में कठिनाई होती है।[1] गैर-संपर्क उपकरणों की भी सीमाएँ हैं। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल हस्तक्षेप पर भरोसा करने वाले उपकरण ऑपरेटिंग तरंगदैर्ध्य के कुछ अंश से कम सुविधाओं को हल नहीं कर सकते हैं। यह सीमा सामान्य वस्तुओं पर भी खुरदुरेपन को त्रुटिहीन रूप से मापना कठिन बना सकती है, क्योंकि रोचक विशेषताएं प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत अधिक नीचे हो सकती हैं। लाल प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लगभग 650 एनएम है,[2] जबकि औसत खुरदरापन, (आरa) ग्राउंड शाफ्ट का 200 एनएम हो सकता है।

विश्लेषण का पहला चरण बहुत उच्च आवृत्ति डेटा (जिसे सूक्ष्म खुरदरापन कहा जाता है) को हटाने के लिए कच्चे डेटा को फ़िल्टर करना है क्योंकि इसे अधिकांशतः सतह पर कंपन या मलबे के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। किसी दिए गए कट-ऑफ थ्रेशोल्ड पर माइक्रो-रफनेस को फ़िल्टर करना भी अलग-अलग स्टाइलस बॉल रेडियस वाले प्रोफिलोमीटर का उपयोग करके किए गए खुरदरेपन के आकलन को करीब लाने की अनुमति देता है। 2 माइक्रोमीटर और 5 माइक्रोमीटर त्रिज्या। अगला, डेटा को खुरदरापन, लहरदार और रूप में अलग किया जाता है। यह संदर्भ रेखाओं, लिफाफा विधियों, डिजिटल फिल्टर, भग्न या अन्य तकनीकों का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है। अंत में, डेटा को एक या एक से अधिक खुरदरापन मापदंडों या एक ग्राफ का उपयोग करके संक्षेपित किया जाता है। अतीत में, सतह खत्म का अतिरिक्त हाथ से विश्लेषण किया जाता था। रफनेस ट्रेस को ग्राफ पेपर पर प्लॉट किया जाएगा, और एक अनुभवी मशीनर ने तय किया कि किस डेटा को अनदेखा करना है और मीन लाइन को कहां रखना है। आज, मापा गया डेटा एक कंप्यूटर पर संग्रहीत किया जाता है, और सिग्नल विश्लेषण और सांख्यिकी के विधियों का उपयोग करके विश्लेषण किया जाता है।[3]


उपकरण

संपर्क (स्पर्श माप)

Rugosimetro portatile.jpg

स्टाइलस-आधारित संपर्क उपकरणों के निम्नलिखित लाभ हैं:

  • प्रणाली बहुत ही सरल और मौलिक खुरदरापन, लहरदारपन या प्रपत्र माप के लिए पर्याप्त है जिसके लिए केवल 2डी प्रोफाइल की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए रा मान की गणना)।
  • प्रणाली कभी भी नमूने के ऑप्टिकल गुणों (जैसे अत्यधिक परावर्तक, पारदर्शी, सूक्ष्म-संरचित) से आकर्षित नहीं होती है।
  • स्टाइलस अपनी औद्योगिक प्रक्रिया के दौरान कई धातु घटकों को कवर करने वाली तेल फिल्म की उपेक्षा करता है।

टेक्नोलॉजीज:

  • कॉन्टैक्ट प्रोफिलोमीटर - पारंपरिक रूप से डायमंड स्टाइलस का उपयोग करते हैं और ग्रामोफ़ोन की तरह काम करते हैं।
  • परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी को कभी-कभी परमाणु पैमाने पर संचालित संपर्क प्रोफाइलर भी माना जाता है।

गैर-संपर्क (ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप)

ऑप्टिकल मापन यंत्रों के स्पर्शीय उपकरणों की तुलना में कुछ लाभ इस प्रकार हैं:

  • सतह का कोई स्पर्श नहीं (नमूना क्षतिग्रस्त नहीं हो सकता)
  • माप की गति अतिरिक्त बहुत अधिक होती है (एक लाख 3D बिंदुओं को एक सेकंड में मापा जा सकता है)
  • उनमें से कुछ वास्तव में डेटा के एकल अंशों केअतिरिक्त 3डी सतह स्थलाकृति के लिए बनाए गए हैं
  • वे कांच या प्लास्टिक की फिल्म जैसे पारदर्शी माध्यम से सतहों को माप सकते हैं
  • गैर-संपर्क माप कभी-कभी एकमात्र समाधान हो सकता है जब मापने के लिए घटक बहुत नरम होता है (जैसे प्रदूषण जमा) या बहुत कठोर (जैसे अपघर्षक कागज)।

कार्यक्षेत्र स्कैनिंग:

क्षैतिज स्कैनिंग:

गैर स्कैनिंग

  • डिजिटल होलोग्राफिक माइक्रोस्कोपी

सही माप उपकरण का चुनाव

चूंकि प्रत्येक उपकरण के फायदे और नुकसान होते हैं, ऑपरेटर को माप आवेदन के आधार पर सही उपकरण चुनना चाहिए। निम्नलिखित में मुख्य तकनीकों के कुछ फायदे और नुकसान सूचीबद्ध हैं:

  • इंटरफेरोमेट्री: इस पद्धति में किसी भी ऑप्टिकल तकनीक का उच्चतम ऊर्ध्वाधर रिज़ॉल्यूशन है और कन्फ़ोकल को छोड़कर अधिकांश अन्य ऑप्टिकल तकनीकों के बराबर पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है जिसमें बेहतर पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है। उपकरण उच्च ऊर्ध्वाधर दोहराव के साथ फेज शिफ्टिंग इंटरफेरोमेट्री (पीएसआई) का उपयोग करके बहुत चिकनी सतहों को माप सकते हैं; ऐसी प्रणालियों को बड़े भागों (300 मिमी तक) या माइक्रोस्कोप-आधारित मापने के लिए समर्पित किया जा सकता है। वे मशीनी धातु, फोम, कागज और अन्य सहित खड़ी या खुरदरी सतहों को मापने के लिए एक सफेद-प्रकाश स्रोत के साथ जुटना स्कैनिंग इंटरफेरोमेट्री (सीएसआई) का उपयोग कर सकते हैं। जैसा कि सभी ऑप्टिकल तकनीकों के साथ होता है, इस उपकरण के नमूने के साथ प्रकाश की बातचीत पूरी तरह से समझ में नहीं आती है। इसका मतलब है कि माप त्रुटियां विशेष रूप से खुरदरापन माप के लिए हो सकती हैं।[4][5]
  • डिजिटल होलोग्राफी: यह विधि इंटरफेरोमेट्री के समान रिज़ॉल्यूशन के साथ 3डी स्थलाकृति प्रदान करती है। इसके अतिरिक्त , जैसा कि यह एक गैर-स्कैनिंग तकनीक है, यह चलती नमूनों, विकृत सतहों, एमईएमएस गतिशीलता, रासायनिक प्रतिक्रियाओं, नमूनों पर चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र के प्रभाव और विशेष रूप से कंपन की उपस्थिति की माप के मापन के लिए आदर्श है। गुणवत्ता नियंत्रण।:
  • फोकस भिन्नता: यह विधि रंग की जानकारी देती है, खड़ी किनारों पर माप कर सकती है और बहुत खुरदरी सतहों पर माप सकती है। नुकसान यह है कि यह विधि सतहों पर एक सिलिकॉन वेफर की तरह बहुत चिकनी सतह खुरदरापन के साथ नहीं माप सकती है। मुख्य अनुप्रयोग धातु (मशीन भागों और उपकरण), प्लास्टिक या कागज के नमूने हैं।
  • कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी: इस विधि में एक पिन होल के उपयोग के कारण उच्च पार्श्व विभेदन का लाभ है, लेकिन इसका नुकसान यह है कि यह खड़ी पार्श्वों पर माप नहीं कर सकता है। साथ ही, बड़े क्षेत्रों को देखते समय यह जल्दी से लंबवत रिज़ॉल्यूशन खो देता है क्योंकि लंबवत संवेदनशीलता उपयोग में माइक्रोस्कोप उद्देश्य पर निर्भर करती है।
  • कन्फोकल क्रोमैटिक विपथन: इस विधि में ऊर्ध्वाधर स्कैन के बिना कुछ ऊंचाई श्रेणियों को मापने का लाभ है, आसानी से बहुत खुरदरी सतहों को माप सकता है, और एकल एनएम सीमा तक चिकनी सतहों को माप सकता है। तथ्य यह है कि इन सेंसरों में कोई हिलने वाला भाग नहीं है जो बहुत उच्च स्कैन गति की अनुमति देता है और उन्हें बहुत दोहराने योग्य बनाता है। उच्च संख्यात्मक एपर्चर वाले कॉन्फ़िगरेशन अपेक्षाकृत खड़ी किनारों पर माप सकते हैं। एक ही या अलग-अलग माप रेंज के साथ कई सेंसर का एक साथ उपयोग किया जा सकता है, जिससे डिफरेंशियल मेजरमेंट एप्रोच (टीटीवी) की अनुमति मिलती है या सिस्टम के उपयोग के स्थिति का विस्तार होता है।
  • संपर्क प्रोफिलोमीटर: यह विधि सबसे आम सतह माप तकनीक है। लाभ यह है कि यह एक सस्ता उपकरण है और चयनित स्टाइलस टिप त्रिज्या के आधार पर ऑप्टिकल तकनीकों की तुलना में उच्च पार्श्व रिज़ॉल्यूशन है। नई प्रणालियां 2डी निशानों के अतिरिक्त 3डी माप भी कर सकती हैं और फॉर्म और महत्वपूर्ण आयामों के साथ-साथ खुरदुरेपन को भी माप सकती हैं। चूंकि , नुकसान यह है कि स्टाइलस टिप को सतह के भौतिक संपर्क में होना चाहिए, जो सतह और/या स्टाइलस को बदल सकता है और संदूषण का कारण बन सकता है। इसके अतिरिक्त , यांत्रिक संपर्क के कारण, स्कैन की गति ऑप्टिकल विधियों की तुलना में बहुत अधिक धीमी होती है। स्टायलस शैंक कोण के कारण, स्टायलस प्रोफिलोमीटर एक बढ़ती हुई संरचना के किनारे तक नहीं माप सकते हैं, जिससे एक छाया या अपरिभाषित क्षेत्र बनता है, जो अतिरिक्त ऑप्टिकल सिस्टम के लिए सामान्य से बहुत बड़ा होता है।

संकल्प

वांछित माप का पैमाना यह तय करने में मदद करेगा कि किस प्रकार के माइक्रोस्कोप का उपयोग किया जाएगा।

3डी मापन के लिए, जांच को सतह पर 2डी क्षेत्र पर स्कैन करने का आदेश दिया जाता है। डेटा बिंदुओं के बीच की दूरी दोनों दिशाओं में समान नहीं हो सकती है।

कुछ स्थितियों में, मापने के उपकरण की भौतिकी डेटा पर बड़ा प्रभाव डाल सकती है। बहुत चिकनी सतहों को मापते समय यह विशेष रूप से सच है। संपर्क मापन के लिए, सबसे स्पष्ट समस्या यह है कि स्टाइलस मापी गई सतह को खरोंच सकता है। एक और समस्या यह है कि लेखनी गहरी घाटियों की तली तक पहुँचने के लिए बहुत कुंद हो सकती है और यह तेज चोटियों की युक्तियों को गोल कर सकती है। इस स्थिति में जांच एक भौतिक फ़िल्टर है जो उपकरण की त्रुटिहीन ता को सीमित करता है।

खुरदरापन पैरामीटर

वास्तविक सतह ज्यामिति इतनी जटिल है कि मापदंडों की एक सीमित संख्या पूर्ण विवरण प्रदान नहीं कर सकती है। यदि उपयोग किए गए मापदंडों की संख्या बढ़ जाती है, तो अधिक त्रुटिहीन विवरण प्राप्त किया जा सकता है। यह सतही मूल्यांकन के लिए नए मापदंडों को पेश करने के कारणों में से एक है। सतह खुरदरापन मापदंडों को अतिरिक्त इसकी कार्यक्षमता के अनुसार तीन समूहों में वर्गीकृत किया जाता है। इन समूहों को आयाम पैरामीटर, स्पेसिंग पैरामीटर और हाइब्रिड पैरामीटर के रूप में परिभाषित किया गया है।[6]


प्रोफ़ाइल खुरदरापन पैरामीटर

सतहों का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पैरामीटर मोटे तौर पर सतह की ऊंचाई के कई नमूनों से प्राप्त सांख्यिकी संकेतक हैं। कुछ उदाहरणों में सम्मलित हैं:

Table of useful surface metrics
Parameter Name Description Type Formula
Ra, Raa, Ryni arithmetic average of absolute values Mean of the absolute values of the profile heights measured from a mean line averaged over the profile Amplitude
Rq, RRMS root mean squared Amplitude
Rv maximum valley depth Maximum depth of the profile below the mean line with the sampling length Amplitude
Rp maximum peak height Maximum height of the profile above the mean line within the sampling length Amplitude
Rt Maximum Height of the Profile Maximum peak to valley height of the profile in the assessment length Amplitude
Rsk Skewness Symmetry of the profile about the mean line Amplitude
Rku Kurtosis Measure of the sharpness of the surface profile Hybrid
RSm Mean Peak Spacing Mean Spacing between peaks at the mean line Spatial

यह ASME B46.1 जैसे मानकों में वर्णित उपलब्ध मापदंडों का एक छोटा सा उपसमुच्चय है[7] और आईएसओ 4287।[8] इनमें से अधिकांश पैरामीटर प्रोफिलोमीटर और अन्य यांत्रिक जांच प्रणालियों की क्षमताओं से उत्पन्न हुए हैं। इसके अतिरिक्त , सतह के आयामों के नए उपाय विकसित किए गए हैं जो उच्च-परिभाषा ऑप्टिकल गेजिंग प्रौद्योगिकियों द्वारा संभव किए गए मापों से अधिक सीधे संबंधित हैं।

ImageJ के लिए SurfCharJ प्लगइन [1] का उपयोग करके इनमें से अधिकांश मापदंडों का अनुमान लगाया जा सकता है।

क्षेत्र सतह पैरामीटर

सतह खुरदरापन की गणना एक क्षेत्र पर भी की जा सकती है। इससे एसa आर केअतिरिक्त a मान। ISO 25178 श्रृंखला इन सभी खुरदुरेपन मूल्यों का विस्तार से वर्णन करती है। प्रोफ़ाइल मापदंडों पर लाभ हैं:

  • अधिक महत्वपूर्ण मूल्य
  • संभव वास्तविक कार्य से अधिक संबंध
  • वास्तविक उपकरणों के साथ तेज माप[clarification needed] संभव (ऑप्टिकल क्षेत्र आधारित उपकरण एक एस को माप सकते हैंa उच्च गति में फिर Ra.

सतहों में भग्न गुण होते हैं, बहु-स्तरीय माप भी किए जा सकते हैं जैसे कि लंबाई-पैमाने पर भग्न विश्लेषण या क्षेत्र-स्तर भग्न विश्लेषण।[9]


फ़िल्टरिंग

सतह की विशेषता प्राप्त करने के लिए लगभग सभी माप फ़िल्टरिंग के अधीन हैं। खुरदरापन, लहरदारपन और प्रपत्र त्रुटि जैसी सतह विशेषताओं को निर्दिष्ट करने और नियंत्रित करने की बात आती है तो यह सबसे महत्वपूर्ण विषयों में से एक है। सतह के विचलन के इन घटकों को सतह आपूर्तिकर्ता और सतह प्राप्तकर्ता के बीच प्रश्न में सतह की अपेक्षित विशेषताओं के बारे में स्पष्ट समझ प्राप्त करने के लिए माप में अलग-अलग अलग होना चाहिए। अतिरिक्त , या तो डिजिटल या एनालॉग फिल्टर का उपयोग माप से उत्पन्न होने वाली त्रुटि, लहराती और खुरदरापन को अलग करने के लिए किया जाता है। मुख्य बहु-स्तरीय फ़िल्टरिंग विधियाँ गॉसियन फ़िल्टरिंग, वेवलेट ट्रांसफ़ॉर्म और हाल ही में असतत मोडल अपघटन हैं। इन फ़िल्टरों की तीन विशेषताएँ हैं जिन्हें एक उपकरण द्वारा गणना किए जा सकने वाले पैरामीटर मानों को समझने के लिए जाना जाना चाहिए। ये स्थानिक तरंगदैर्घ्य हैं जिस पर एक फिल्टर खुरदरापन से खुरदरापन या लहरदारपन को प्रपत्र त्रुटि से अलग करता है, एक फिल्टर की तीक्ष्णता या फिल्टर कितनी सफाई से सतह के विचलन के दो घटकों को अलग करता है और एक फिल्टर की विकृति या फिल्टर एक स्थानिक को कितना बदल देता है पृथक्करण प्रक्रिया में तरंग दैर्ध्य घटक।[7]


यह भी देखें

बाहरी संबंध


संदर्भ

  1. 1.0 1.1 Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003). निर्माण में सामग्री और प्रक्रियाएं (9th ed.). Wiley. pp. 223–224. ISBN 0-471-65653-4.
  2. "What Wavelength Goes With a Color?". Archived from the original on 2011-07-20. Retrieved 2008-05-14.
  3. Whitehouse, DJ. (1994). Handbook of Surface Metrology, Bristol: Institute of Physics Publishing. ISBN 0-7503-0039-6
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