引言

在表面粗糙度測量中，濾波處理是分離表面輪廓中不同頻率成分的關(guān)鍵步驟，而濾波值的設(shè)置直接影響粗糙度參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性。合理設(shè)置濾波值，能夠有效剔除表面輪廓中的形狀誤差和波紋度成分，保留真實(shí)反映表面微觀不平度的信息。本文將詳細(xì)探討粗糙度濾波值的設(shè)置方法與依據(jù)。

濾波原理與類型

表面輪廓包含了形狀誤差、波紋度和粗糙度等不同尺度的幾何特征，濾波的本質(zhì)是通過數(shù)學(xué)算法對輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分離。常見的濾波類型有高斯濾波、2RC 濾波等 。高斯濾波基于高斯函數(shù)對輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，能夠平滑輪廓曲線且較好地保留真實(shí)粗糙度特征；2RC 濾波則模擬了電子電路中的 RC 濾波特性，通過設(shè)定時(shí)間常數(shù)來實(shí)現(xiàn)對不同頻率成分的衰減。不同濾波類型的特性差異，決定了其在濾波值設(shè)置上的不同要求。

濾波值設(shè)置依據(jù)

國家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

各國及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（如 ISO、GB 等）制定的標(biāo)準(zhǔn)是濾波值設(shè)置的重要依據(jù)。以 ISO 11562 標(biāo)準(zhǔn)為例，其明確規(guī)定了不同加工工藝、表面特性下推薦的截止波長（與濾波值相關(guān)） 。對于車削加工的金屬表面，根據(jù)加工精度和表面要求，標(biāo)準(zhǔn)會(huì)給出相應(yīng)的截止波長范圍，指導(dǎo)測量時(shí)濾波值的選擇，以確保測量結(jié)果的一致性和可比性。

加工工藝與表面特征

不同加工工藝產(chǎn)生的表面特征不同，濾波值設(shè)置需與之適配。磨削加工后的表面，微觀輪廓較為規(guī)則，粗糙度頻率成分相對集中，可選用較小的濾波截止波長，保留更多微觀細(xì)節(jié)；而銑削加工表面，可能存在較大尺度的波紋，需采用較大截止波長的濾波值，先去除波紋度影響，突出粗糙度特征 。此外，表面紋理方向和材料特性也會(huì)影響濾波效果，如各向異性材料的表面，濾波值設(shè)置需考慮紋理方向?qū)喞l率成分的影響。

測量儀器特性

測量儀器的分辨率、采樣頻率等特性限制了濾波值的設(shè)置范圍。若濾波截止波長過小，儀器可能無法準(zhǔn)確采集到高頻粗糙度成分；若過大，則可能過度平滑輪廓，丟失重要信息。例如，觸針式粗糙度儀的觸針半徑和采樣間距，決定了其對表面輪廓高頻成分的采集能力，在設(shè)置濾波值時(shí)需充分考慮這些因素，避免因?yàn)V波不當(dāng)導(dǎo)致測量誤差 。

濾波值設(shè)置方法

在實(shí)際操作中，常采用試錯(cuò)法與標(biāo)準(zhǔn)推薦值相結(jié)合的方式設(shè)置濾波值。先參考標(biāo)準(zhǔn)給出的截止波長推薦值，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；然后觀察濾波后的輪廓曲線，判斷是否有效分離了形狀誤差和波紋度，若未達(dá)到理想效果，則調(diào)整濾波值重新處理 。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，部分先進(jìn)的粗糙度測量軟件具備自動(dòng)濾波功能，通過算法分析表面輪廓特征，智能推薦合適的濾波值，但仍需測量人員結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實(shí)時(shí)”動(dòng)態(tài)/靜態(tài) 微納級3D輪廓測量的白光干涉儀

1)一改傳統(tǒng)白光干涉操作復(fù)雜的問題，實(shí)現(xiàn)一鍵智能聚焦掃描，亞納米精度下實(shí)現(xiàn)卓越的重復(fù)性表現(xiàn)。

2)系統(tǒng)集成CST連續(xù)掃描技術(shù)，Z向測量范圍高達(dá)100mm，不受物鏡放大倍率的影響的高精度垂直分辨率，為復(fù)雜形貌測量提供全面解決方案。

3）可搭載多普勒激光測振系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)”3D輪廓測量。

實(shí)際案例

1，優(yōu)于1nm分辨率，輕松測量硅片表面粗糙度測量，Ra=0.7nm

2，毫米級視野，實(shí)現(xiàn)5nm-有機(jī)油膜厚度掃描

3，卓越的“高深寬比”測量能力，實(shí)現(xiàn)光刻圖形凹槽深度和開口寬度測量。

審核編輯 黃宇