УДК 535.44:681.786.5
DOI: 10.36871/2618­-9976.2025.12.018

Авторы

Никита Дмитриевич Игнатков,
Аспирант кафедры светотехники, Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва
Альберт Аббясович Ашрятов,
Доктор технических наук, кафедра светотехники, Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва

Аннотация

Во многих областях является необходимым измерение топографии  поверхности  и  толщины  изделий,  например,  в  промышленном  производстве  стекла,  прокатного  металла,  оптических компонентов, полупроводников или микромеханических интегральных схем, и  во  всех этих сферах  требуются  изделия с ровной поверхностью и равномерной толщиной. В  свою очередь следует отметить, что измерение и оценка оптических поверхностей  сопряжены с определенными  техническими  сложностями. Например,  сложная  форма  асферических зеркал может привести к ограничениям традиционных  методов  тестирования  волнового  фронта (таких  как  интерферометрия), включая низкое разрешение, большие погрешности измерений или строгие требования к условиям тестирования.  Применение  традиционных  интерферометров  при  тестировании  асферических  поверхностей  имеет  ряд  ограничений. В связи с этим, особое значение приобретают профилометры,  которые  способны  оптически  измерять  морфологию поверхности объекта и вычислять информацию о глубине  без  прямого  контакта. Цель  статьи  заключается  в изучении  подходов  к  проектированию  и  разработке  профилометра для быстрой и точной характеристики оптических поверхностей.  Методы  исследования  основаны  на  системном  анализе и обобщении актуальной научной и технической литературы,  посвященной  методам  оптической  профилометрии.  Кроме того,  использовался  сравнительный  анализ  для  систематизации  и  оценки  существующих  подходов  к  проектированию  с  целью  выявления  их  преимуществ,  ограничений и областей применения. Также нашли свое применение методы теоретического анализа и математического моделирования.  В  ходе  исследования  отдельное  внимание  уделено  технологическим показателям современных методов профилометрии  для  характеристики  оптических  поверхностей. Кроме  того,  представлена  математическая  формализация  расчета  и  обоснования  требований  к  метрологической  точности при характеристике оптических поверхностей свободной формы. Критически  обобщены  подходы  к  проектированию профилометров для проверки оптических поверхностей, выделены  их  достоинства  и  недостатки,  типичные  области применения.  На  основании  полученных  результатов  сделан  вывод,  что  наиболее  перспективными  являются  гибридные  системы,  сочетающие  оптические  и  интерферометрические методы  с  элементами  машинного  зрения  и  искусственного интеллекта.

Ключевые слова

поверхность
оптика
профилометр
проектирование
точность
линза

Список литературы

[1] Бусурин В.И., Чжэ Лю., Кудрявцев П.С. Управление бесконтактным профилометром при сканировании поверхностей сложного профиля // Мехатроника, автоматизация, управление. 2022. Т. 23. № 10. С. 529–535.
[2] Епифанцев К.В., Ефремов Н.Ю. Исследование влияния базовой длины и отсечки шага на точность измерения шероховатости профилометром // Датчики и системы. 2023. № 4­2(270). С. 3–9.
[3] Епифанцев К. Обзор отечественных инновационных методов производства приборов для контроля дефектов формы и профиля // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2024. № 10(241). С. 168–172.
[4] Желонкин М.В., Полетаев И.Ю., Иняхин А.Д. Модернизация измерительных приборов с применением DAQ­технологий // Тенденции развития науки и образования. 2024. № 115­16. С. 48–53.
[5] Игнатков Н.Д. Анализ принципов работы существующих устройств и средств измерения оптических элементов // Тенденции развития науки и образования. 2024. № 106­9. С. 193–195.
[6] Тимошенко М.В., Переведенцев Е.А., Шерстюк С.П. Неразрушающий однопролетный профилометр пучка электронов на основе ПЗС­камеры // Сибирский физический журнал. 2023. Т. 18. № 4. С. 62–70.
[7] Daniela E. Winkler, Mugino O. Kubo Inter­microscope comparability of dental microwear texture data obtained from different optical profilometers: Part I Reproducibility of diet inference using different instruments. The Anatomical Record, 2025, no. 56, рр. 78–84.
[8] Daniela E. Winkler, Mugino O. Kubo Inter­microscope comparability of dental microwear texture data obtained from different optical profilometers: Part I Reproducibility of diet inference using different instruments. The Anatomical Record, 2025, no. 198, рр. 22–30.
[9] Enhui Lu, Ruting Zhang, Jian Liu. Observation of ground surface roughness values obtained by stylus profilometer and white light interferometer for common metal materials. Surface and Interface Analysis, 2022, vol. 54, iss. 6, рр. 33–39.
[10] Latife Altınok Uygun, Cemile Yılmaz. Evaluation of the Effect of Whitening Toothpastes on the Surface Roughness of Bioactive Restorative Materials Using Atomic Force Microscopy and Optical Profilometer and SEM–EDS Analysis. Journal of Esthetic and Restorative Dentistry, 2025, vol. 37, iss. 10, рр. 156–163.