Cистема калибровки мер регулярной шероховатости поверхности на базе щупового профилометра и лазерного интерферометра перемещений

Рассмотрено определение действительных метрологических характеристик мер регулярной шероховатости поверхности с целью распространения измерительных возможностей совершенствуемого Государственного первичного специального эталон единицы длины в области измерений параметров шероховатости R_max, Rz и Ra ГЭТ 113-2014 на воспроизведение единицы длины шаговых параметров шероховатости Sm. На основе проведённого анализа зарубежных разработок и экспериментальных исследований метрологических характеристик мер единицы длины в латеральном (1D и 2D эталонных решёток) и вертикальном направлениях сформулированы требования к эталонной установке на базе профилометра Form Talysurf PGI и к параметрам калибровки образцов трапецеидальной шероховатости. Разработана система калибровки мер регулярной шероховатости поверхности. Система включает эталонную установку на базе щупового профилометра Form Talysurf PGI (Taylor Hobson, Великобритания) и лазерный интерферометр перемещений XL-80 (Renishaw, Великобритания), а также программно-методическое обеспечение обработки результатов калибровки. Установка предназначена для выявления и программной компенсации систематических погрешностей измерений высотных Ra и шаговых Sm параметров шероховатости. Шкальный лазерный интерферометр перемещений использован для прослеживаемости результатов измерений параметров шероховатости в вертикальном направлении вдоль оси OZ щуповым профилометром Form Talysurf PGI к единице длины – метру. Для прослеживаемости результатов измерений щуповым профилометром Form Talysurf PGI в латеральном направлении вдоль оси ОХ разработана измерительная установка, в которой на подвижном блоке щупа профилометра установлен отражатель лазерного интерферометра перемещений XL-80. Для апробации разработанной системы калибровки мер регулярной шероховатости поверхности откалиброваны решётки с профилем трапецеидального вида и номиналами шагов 20, 50 и 100 мкм. Экспериментально исследован комплект разработанных мер передачи единицы длины в области измерений параметров шероховатости поверхности в латеральном и вертикальном направлениях. Рассчитан и проанализирован бюджет неопределённости измерений, неопределённость калибровки оценена как ±2σ (σ – среднее квадратическое отклонение результатов измерений). Расширенная неопределённость калибровки мер высотных параметров Ra регулярной шероховатости составила 0,0018–0,0032 мкм для мер шероховатости с номинальными значениями 0,03…0,04 мкм. Расширенная неопределённость калибровки мер шаговых параметров Sm регулярной шероховатости составила 0,12–0,36 мкм для мер с номинальными значениями 100, 50, 20 мкм. Комплект откалиброванных с помощью разработанной системы мер высотных и шаговых параметров шероховатости с рассчитанными расширенными неопределённостями калибровки предназначен для передачи средствам измерений единицы длины в области измерений параметров шероховатости поверхности в латеральном и вертикальном направлениях.

1. Милованова Е. А., Лысенко В. Г., Костеев В. А., Табачникова Н. А. Метрологическое обеспечение исходных по точности методов измерений шероховатости, основанных на разных физических принципах. Приборы, (10(268)), 10–17 (2022). https://www.elibrary.ru/jdagle

2. Костеев. В. А., Милованова Е. А, Лысенко В. Г., Табачникова Н. А. Исследования измерительных и калибровочных возможностей, основанных на разных физических принципах контактных и бесконтактных средств 3D измерений параметров текстуры поверхностей. Законодательная и прикладная метрология, (6(174)), 25–32 (2021). https://www.elibrary.ru/cadxjd

3. NIST Standard Reference Materials catalog 1992-93. https://archive.org/stream/niststandardrefe2601nati/niststandardrefe2601nati_djvu.txt (Accessed 16 Feb 2026).

4. Thalmann R., Nicolet A., Meli F. et al. Key comparison EURAMET.L-K8.2013 calibration of surface roughness standards: EURAMET project #1245 Final Report. Federal Institute of Metrology METAS, Wabern (2015). https://www.bipm.org/documents/20126/45451751/EURAMET.L-K8.2013_Final_Report.pdf/239b79fd-db49-4f16-1c99-121897496163 (Accessed 16 Feb 2026).

5. Tosello G., Haitjema H., Leach R. K. An international comparison of surface texture parameters quantification on polymer artefacts using optical instruments. CIRP Annals, 65(1), 529–532 (2016). https://doi.org/10.1016/j.cirp.2016.04.003

6. Todhunter L. D., Leach R. K., Lawes S. D. A., Blateyron F. Industrial survey of ISO surface texture parameters. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 19, 84–92 (2017). https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2017.06.001

7. Adamczak S., Świderski J., Dobrowolski T. An analysis of the application of the protective chamber of the stylus profilometer on measurement results of the surface texture. Mechanik, 92(2), 126–128 (2018). https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.2.28

8. Marinello F., Pezzuolo A. Application of ISO 25178 standard for multiscale 3D parametric assessment of surface topographies. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 275, 012011 (2025). https://doi.org/10.1088/1755-1315/275/1/012011

9. Лысенко В. Г., Костеев В. А., Милованова Е. А., Табачникова Н. А., Лускинович П. Н., Диков А. В. Повышение точности воспроизведения и передачи единицы длины в области измерений параметров шероховатости поверхности нанометрового диапазона контактными профилометрами. Законодательная и прикладная метрология, (5(173)), 37–47 (2021). https://www.elibrary.ru/flrrog

10. Костриков А. Л., Купко В. С., Шлома А. И., Костеев В. А., Лысенко В. Г., Милованова Е. А., Табачникова Н. А. Исследование степени эквивалентности первичных специальных эталонов в области измерений параметров текстуры. Законодательная и прикладная метрология, (4(172)), 27–34 (2021). https://www.elibrary.ru/fiodmq