以高精度快速测量平面度的方法

目标物表面的平整程度对于工业产品制造、质量保证来说十分重要。凹凸的容许范围通过平面度来规定，必须实施管理，保证其在公差范围内，若不能准确、定量地测量，不仅会错过形状不良，导致质量难以维持，还会影响后续工序，降低成品率。
本页面将解说平面度、平坦度相关基础知识、平面度方面的课题、课题解决方法，以及可飞跃性地提升作业效率与准确性的测量方法。

何谓规定面平整程度的“平面度”
“平行度”对起伏、扭曲等也相当重要
平面度测量的课题
- 使用三坐标测量仪测量平面度的课题
平面度测量的课题解决方法
总结：对难以准确测量的平面度测量进行飞跃性改善和高效化

何谓规定面平整程度的“平面度”

如前所述，平面度（flatness）是指“平面形状在几何学上偏离标准平面的程度”。目标物表面的图像如图所示。

假设用完全平整的2个平面从上下方向夹住目标物时，其宽度表示的值即为平面度。也就是说，指定公差来规定目标物的面应该有多么平整，最凸起部分与最凹陷部分必须位于上下分离2个平面之间夹住的一定距离内。
在该图中，0.1 mm以内的距离定义为公差。如下图所示，图纸上会用符号和数字指定平面度。

“平行度”对起伏、扭曲等也相当重要

平面度超出公差范围的原因多种多样。例如，在回流焊工序的印刷电路板封装中，印刷电路板可能会由于热量而发生翘曲，在金属板材的冲压加工（冲裁、拉延等）中，残留应力可能会造成意想不到的翘曲和应变，形成凹凸形状。

由于热膨胀、收缩、残留应力、材质和厚度不均匀等原因，有时会同时出现翘曲、起伏、应变、扭曲等情况。也就是说，物体翘曲不一定表现得很标准。物体几乎皆以三维方式变形，本来平行的边会变得不平行。为了防止发生这种情况，重要的是测量“平行度”。

平行度是指定“2条直线或2个平面相互平行”的几何公差。平行度与前面介绍的平面度有很大不同，例如，平行度会使用“基准（作为基准的平面、直线）”。

如图所示，标示线箭头所指的面，必须位于与基准平面A（即使实际目标物有起伏、应变等也暂时定义的平面）平行，且在标示线箭头方向上仅间隔0.05 mm的2个平面之间。
对于金属板部件、树脂片材和薄膜、印刷电路板、智能手机的玻璃罩等较薄的工件，厚度偏差可能会造成翘曲、起伏、扭曲、应变等，影响平面度和平行度。

平面度测量的课题

加工材料时，由于应力（热量、残留应力等）引起翘曲、起伏、应变等情况并不少见。此外，在厚度不均匀的板状物体上，可能会因为保管时的温度或热膨胀率差异而使平面度超出公差范围，导致形状不良，影响到后续工序，降低成品率。

例如，当印刷电路板发生翘曲或起伏时，也会导致安装的电子部件出现引线翘起等接点不良。此外，当晶圆表面发生翘曲或起伏时，其上形成芯片的质量会受到影响。为了维持稳定的产品质量，需要准确测量加工前部件和加工后产品的表面形状，判定平面度是否能持续符合要求。

使用三坐标测量仪测量平面度的课题

一般来说，如要使用三坐标测量仪测量平面度，必须使探头前端的接触件接触目标物待测量面上的多个部位。
若测量范围较大，可通过增加测量点来取得更多位置的测量值，从而提升测量精度。

但是这样会面临以下课题。

因为需要以点为单位进行接触和测量，所以很难掌握目标物的整体形状。
为获得更多测量值，必须测量很多点，耗费大量工时。即便如此，也难以掌握面整体的详细形状。

平面度测量的课题解决方法

对于立体的目标物和测量位置，使用的三坐标测量仪需接触多个点完成测量，因此测量相当耗时。此外，还存在人为产生偏差等导致测量值可靠性低以及数值数据化、计算、趋势分析等后续处理不便的课题。

为解决这些测量课题，bat365官网开发了3D轮廓测量仪“VR系列”。
以非接触的方式，以面为单位来准确捕捉目标物的3D形状。此外，最快1秒完成载物台上目标物的3D扫描，高精度地测量三维形状。因此，测量结果不会产生偏差，可瞬间实施定量测量。下面具体介绍这些优点。

优点1：最快1秒。用“面”一并取得目标物整体的3D形状

“VR系列"可在1秒内，以面为单位（80万点数据）一键测量目标物的3D形状，因此飞跃性地缩短了因多点测量而耗费的时间。准确快速测量整个目标物表面的最大和最小凹凸，在已设定的公差范围内，迅速评估平面度。
此外，可测量各个位置的轮廓。测量后不必再次安装目标物，可从3D扫描后的数据获取其它位置的轮廓数据。