表面纹理在工业质量控制中的重要性
表面纹理反映工件表面的拓扑特征，包括粗糙度、波纹度和纹理走向等特性。这些参数会直接影响零部件的性能、外观、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳寿命，决定其能否正常发挥功能。因此，表面纹理在工业机械、医疗设备、消费品等各类产品的生产中，都发挥着重要作用，在制造业、汽车、航空航天和电子等行业，更是不可或缺。
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表面纹理的定义和 ISO 标准
表面纹理通过各类参数和标准进行定义与表征，国际标准化组织（ISO）制定的标准在其中发挥关键作用。下面介绍一些与表面纹理定义和测量紧密相关的 ISO 标准：
- ISO 4287：该标准明确了表面纹理相关术语、定义和参数，为理解表面纹理专业词汇，掌握接触式测量方法，提供全方位指引
- ISO 25178：该标准围绕面扫描（三维）测量技术在表面纹理检测中的应用展开，涵盖接触式轮廓仪、色差共焦测量仪等设备。它引入 Sa（算术平均高度）、Sq（均方根高度）等参数，对三维表面纹理进行量化描述
- 全新 ISO 21920：该系列标准共三部分，取代了部分使用多年的旧标准，整合了相关信息，让内容更清晰。同时，它还在表面光洁度检测领域，实现了与美国机械工程师协会（ASME）标准、ISO 25178 标准的协调统一
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登录后，即可阅读独家深度论文。论文围绕 ISO 21920 展开，介绍技术图纸新规（替代 ISO 1302 ），解析 ISO 21920 相比 Ra 标准的优势（替代 ISO 4287、ISO 13565-2/-3 ），并讲解获取有效测量结果的方法（替代 ISO 4288）。
利用非接触式光学和触测轮廓法确定（三维）测量纹理特征
测量表面纹理主要有两种途径：
- 光学非接触式测量：借助光学原理，无需直接接触待测表面，便可获取纹理数据
- 触测式线扫描测量：通过探头与被测表面直接接触，按线条轨迹扫描采集纹理信息
无论选择哪种测量方式，ISO 标准都搭建了统一的规范体系，用以分析和界定表面纹理特征。
触测式表面纹理测量
触测式表面轮廓仪借助触针或探头，与被测材料表面直接接触。测量时，触针沿表面移动，同步记录高度变化，以此获取表面粗糙度，以及 Ra、Rz、Rq 等纹理参数。该方法适用范围广，透明、不透明表面均可测量，还能直接分析表面细节特征。
但这种测量方式存在弊端，可能损伤脆弱或柔软的材料表面。在进行大面积测量时，效率低、速度慢。而且，触针磨损后，会导致测量结果出现偏差。
三维纹理的光学扫描
白光轮廓仪和相干扫描干涉仪均属于光学表面轮廓测量设备，采用非接触式测量方式，无需与被测表面直接接触，就能可靠采集三维表面形貌数据。这类仪器在测量三维表面粗糙度参数及纹理（如算术平均高度 Sa、均方根高度 Sq ）方面表现出色，还能捕捉表面的细微结构和形状。光学轮廓测量仪不会对样品造成损伤，适用于包括易损或精细表面在内的各类表面检测，在大面积测量时效率更高。
然而，对于表面反光或弯曲的物体，光学轮廓测量仪的测量效果可能欠佳。总体而言，选择光学还是触测式表面轮廓测量方法，取决于具体的应用场景、被测表面类型、所需精度等多种因素。这两种方法各有优势和局限性。
如何在非接触的情况下，快速对三维表面纹理、结构细节及粗糙度展开分析？
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