CN1484760A - 用于测量表面轮廓的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于测量受测对象表面轮廓的设备，包括：测量探头(6)，其被安置得接触受测对象(2)的表面；导向装置(4)，其用于支撑测量探头并沿测量探头的轴向引导测量探头(6)；倾角调节装置(3)，其用于使导向装置(4)相对于水平方向倾斜预定的倾角，以使测量探头(6)以预定的接触力接触受测对象(2)的表面；以及驱动装置，其用于相对地驱动测量探头(6)和受测对象(2)中的至少一个，以便利用测量探头(6)扫描受测对象(2)的表面。在测量探头(6)倾斜时，测量探头(6)的重力产生的倾斜方向分力形成所述接触力。

Description

用于测量表面轮廓的设备

技术领域

本发明涉及一种用于测量表面轮廓的设备，其具有接触式测量探头。

背景技术

作为示例，在日本专利申请公开文献No.7-260471中公开了一种传统的用于测量受测对象表面轮廓的设备的例子。下面参照图12描述该传统设备。

上述设备包括测量探头41、X-Z坐标系驱动部分42、坐标测量部分43、输入装置44、控制装置45。具体地讲，测量探头41包含触针元件41a，其用于接触受测对象32，该受测对象被设在上述设备主体30中的Y轴坐标系驱动部分沿Y方向驱动。在这种情况下，触针元件41a从上方接触受测对象32。X-Z坐标系驱动部分42沿X和Z方向驱动测量探头41，坐标测量部分43测量所述测量探头43的坐标。输入装置44输入触针元件41a在接触测量点处相对于受测表面32a的倾角。控制装置45基于输入装置输入的倾角信息而控制测量探头41在受测对象表面上的测量压力。在这种情况下，控制装置45控制测量探头41的接触力，以使测量探头41和受测对象32的接触变形总和在受测表面32a的竖直方向上为恒定值。

所述传统设备具有上述结构，而且测量探头41在受测对象表面上的接触测量点处的倾角信息由输入装置44输入。基于如此输入的倾角信息，设备可以测量受测对象的受测表面32a，同时由控制装置45控制测量探头41的测量压力。如前所述，测量探头41的测量压力得到控制，因此相对于受测对象的竖直接触变形总是保持恒定。通过这种方式，可以防止因接触变形变化而导致测量误差。

在上述传统设备中，板簧或压缩卷簧用于控制测量压力，以使测量探头41的测量压力变得极小，或者使接触压力总在受测对象32的表面上保持恒定。

在具有上述结构的传统设备中，测量探头41以预定的推力接触受测对象3的表面。特别地，测量探头41必须被如此保持，即测量探头41的推力可以在所有方向上保持恒定。为了获得这样的稳定推力，需要极大地降低每个零件的摩擦阻力或弹簧的滞后特性。

发明内容

为此，本发明的目的是提供一种用于测量表面轮廓的设备，其能够使受测对象的表面上的每个点上的接触力保持恒定，并且能够以极小的接触力测量表面轮廓。

为了达到上述目的，根据本发明第一方面，提供了一种用于测量受测对象的表面轮廓的设备，包括：

测量探头，其被安置得接触受测对象的表面；

导向装置，其用于支撑测量探头并沿测量探头的轴向引导测量探头；

倾角调节装置，其用于使导向装置相对于水平方向倾斜预定的倾角，以使测量探头以预定的接触力接触受测对象的表面；以及

驱动装置，其用于相对地驱动测量探头和受测对象中的至少一个，以便利用测量探头扫描受测对象的表面；

在测量探头倾斜时，测量探头的重力产生的倾斜方向分力形成所述接触力。

倾角的范围优选为0.0005至5°，更优选为0.03至0.2°。接触力的范围优选为5至300mgf，更优选为30至90mgf。

设备具有上述结构，因此可以利用测量探头的重力产生的倾斜方向分力形成接触力。这样，不需要考虑滞后特性。恒定的接触力施加在受测对象的表面上的每个点上。由于测量探头被倾角调节装置以预定的倾角调节，因此可以非常容易地获得极小的接触力。由于可以如前所述获得极小的接触力，因此设备是接触式的；尽管如此，仍可以高精度地测量受测对象的表面轮廓。此外，可以获得与以非接触方式对受测对象进行的无损测量相同的效果。

根据本发明第二方面，提供了一种用于测量受测对象的表面轮廓的设备，其中导向装置可移动地支撑着测量探头，并且包括导向机构，用于引导测量探头，并且使导向装置和测量探头之间具有预定的摩擦力，所述摩擦力小于测量探头的重力的倾斜方向分力。

根据本发明，所产生的摩擦力极小的装置，例如直线导向件，优选为气动滑块，被用作导向装置。凭此，由于可以获得极小的接触力，因此设备是接触式的；尽管如此，仍可以高精度地测量受测对象的表面轮廓。

根据本发明第三方面，提供了一种用于测量受测对象的表面轮廓的设备，其中倾角调节装置使测量探头和受测对象同时以相对于水平方向的预定倾角倾斜。

根据本发明，由于倾角同时施加在测量探头和受测对象上，因此在受测对象被测量时，测量探头和受测对象之间没有角度差。这样，不需要实施与倾角有关的校正，而且设备是接触式的；尽管如此，仍可以高精度地测量受测对象的表面轮廓。

根据本发明另一方面，提供了一种用于测量受测对象的表面轮廓的设备，其中受测对象具有预定表面粗糙度Ry和扫描长度φ，当预定接触力被测量探头以最大接触角度αmax施加时，测量探头扫描受测对象的表面时的最大扫描速度Vmax具有以下面的等式表达的关系：

Vmax ∝(F_θ·φ)/(Ry·αmax)

根据本发明，如果受测对象是由可能在测量时受损的相对软质材料制成的，则接触力F_θ可以设置得较小，因而受测对象可以以小的接触力F_θ测量而不会受损。相反，如果受测对象没有受损的可能性，则接触力F_θ可以设置得较大，从而使最大扫描速度Vmax变大。其结果是，可以缩短受测对象的测量时间。

本发明的其他目的和优点将从下面的详细描述中给出，它们可以部分地从详细描述中得出，或者可以在本发明的应用中体现出来。通过下面特别提出的实施方案以及它们的组合，本发明的目的和优点可以被实现和获得。

附图说明

结合在此构成说明书一部分的附图示出了本发明的当前优选实施例，并且与上面的总体描述和下面的实施例详细描述一起来揭示本发明的原理。

图1是根据本发明第一实施例的用于测量表面轮廓的设备的示意图；

图2是根据本发明第一实施例的用于测量表面轮廓的设备的一个状态的局部放大图，其中测量探头的触针元件以预定的倾角接触受测对象的表面；

图3是测量探头支承装置的结构的局部放大透视图；

图4是第一实施例中的倾角调节装置的示意图；

图5是第一实施例中的倾角调节装置的第一种改型的示意图；

图6是第一实施例中的倾角调节装置的第二种改型的示意图；

图7是第一实施例中的倾角调节装置的第三种改型的示意图；

图8是根据本发明的用于测量表面轮廓的设备中的控制系统的框图；

图9是测量探头的触针元件接触受测对象时的状态的局部放大俯视图；

图10是根据本发明第二实施例的用于测量表面轮廓的设备的示意图；

图11是根据本发明第三实施例的用于测量表面轮廓的设备的示意图；

图12是一种传统的用于测量表面轮廓的设备的示意图。

具体实施方式

下面描述本发明的实施例。在下面的实施例中，图1所示的X-Y-Z正交坐标系用在本发明的所有实施例中，Z轴的负方向和正方向分别定义为远端侧和近端侧。

(第一实施例)

在第一实施例中，用于测量表面轮廓的设备具有平坦底座部分20，如图1所示。支承件1和台面部分7固定在底座部分20上。台面部分7上通过倾角调节装置3设置了安装板10。受测对象2被支承件1支撑着。测量探头6被导向装置4可移动地支撑着，并被安置得接触受测对象2。第一和第二位置探测元件5和9分别设置在安装板10和底座部分20上。

在第一实施例中，导向装置4是气动滑块。如图3所示，导向装置4包括滑块支承件4a和可移动滑块元件4b。滑块支承件4a中成形出开口。可移动滑块元件4b可移动地穿过滑块支承件4a中的开口，并且被浮动支撑着。气动滑块4具有空气供应部分(未示出)，用于向滑块支承件4a和可移动滑块元件4b之间的空间210中供应空气。空间210非常狭窄，其宽度为100μm或以下，优选为20μm或以下。气动滑块20的材料为陶瓷、诸如钢等金属材料或是玻璃材料。导向装置4可以是直线导向件。

上述测量探头6包括圆柱形或棱柱形杆部6b和连接在杆部6b远端的球形或楔形触针元件6a。测量探头6的杆部6b连接在导向装置4的可移动滑块元件4b上，并且可与可移动滑块元件4b一起沿图1中的箭头A和B的方向移动。触针元件6a被安置得接触受测对象2。

在这种情况下，图1所示的A和B方向是相对于Z方向以预定倾角θ(0＜θ＜90°)倾斜的方向(以下称作倾斜方向)，如图2所示，并且平行于探头6的轴向。

在第一实施例中，第一和第二位置探测元件5和9是光学测量仪或激光测距仪。第一位置探测元件5被安置得用于探测测量探头6的倾斜方向位移。另一方面，第二位置探测元件9被安置得用于探测触针元件6a的X轴方向位置。

如图4中示意性显示，上述倾角调节装置3包括第一和第二角度调节件3a和3b。所述角度调节件3a和3b分别在它们的下端部通过螺钉连接在台面部分7上。角度调节件3a和3b中的任何一个均被一个关节或可旋转支承件可旋转地支撑在安装板10上。

角度调节件3a和3b中的至少一个具有随动结构，其能够沿平行于Y轴的箭头C和D方向前后移动，以使安装板10能够相对于X-Z平面倾斜，也就是说，测量探头6可以相对于Z轴倾斜预定的倾角。上述移动可以通过机械装置如丝杠实现，或者通过电气装置如电机实现。安装板10的远端和近端分别至少安置着一个相应角度调节件3a和3b，并且这些角度调节件是彼此独立调节的。

具体地讲，第一角度调节件3a通过枢轴而可旋转地支撑着安装板10。另一方面，第二角度调节件3b在其上部设有一个轮子，并在其下部设有丝杠。第二角度调节件3b通过丝杠而调节，从而相对于台面部分7沿Y轴改变位置。在这种情况下，所述轮子在安装板10的下表面上转动，以使第二角度调节件3b能够相对于安装板10自由移动。这样，上述两个角度调节件3a和3b相互协作，以使安装板10能够倾斜预定角度。安装板10通过控制所述丝杠而保持以上述倾角倾斜的状态。

图5至7中示出了倾角调节装置3的改型。在图5所示第一种改型中，图4中的远侧第一角度调节件3a包括枢轴件211，它具有平行于X轴的中心轴线和圆形横截面。例如，枢轴件211是被可旋转地支撑着的元件，如圆柱体或球体。第二角度调节件3b包括倾斜件212，其具有一个三角形棱柱。在这种情况下，倾斜件212以其斜面面对着安装板10的方式插入。

上述两个元件211和212相互协作，以使安装板10的远侧端低于其近侧端。具体地讲，安装板10被这样支撑着，即能够沿倾斜件212的斜面移动，从而可以沿箭头E的方向绕枢轴件211转动。

在图5所示的第一种改型中，为了改变倾角，倾斜件212沿箭头F的方向移动。倾斜件212通过固定件(未示出)而被固定，以将安装板10保持在以预定倾角倾斜的状态。

在图6所示的第二种改型中，图5中的远侧枢轴件211包括于安装板10和台面部分7相连的板状弹性件213。例如，弹性件213是例如板簧或类似物。近侧角度调节件214既可以是前述角度调节件3a，也可以是前述倾斜件212。在任何情况下，安装板10均被连接或支撑在近侧角度调节件214上，从而可以沿箭头G的方向绕着板状弹性件213转动。

在图6所示的第二种改型中，改变倾角的操作基本上与图4或5中所示的倾角调节装置相同。一个张紧件(未示出)在远端夹在台面部分7与安装板10之间，和/或一个推力件(未示出)在近端夹在它们之间，从而将安装板10保持在以预定倾角倾斜的状态。

在图7所示的第三种改型中，倾角调节装置3包括一个具有圆柱或球形表面的倾角发生件215和一个凹槽部分。该凹槽部分具有与倾角发生件215的圆柱或球形表面互补的形状，并且形成在台面部分7的上表面上。为了改变倾角，倾角发生件215沿箭头I的方向转动。固定件216a和216b抵靠在倾角发生件215的上表面上，从而将安装板10保持在以预定倾角倾斜的状态。可以利用一个变角转台(gonio-stage)来取代上述固定件216a和216b。

图4-7中所示的上述四种倾角调节装置3可以适宜地组合。安装板10可以通过倾角调节装置3而与附装在其上的导向装置4和位置探测元件5一起整体倾斜。此外，倾角调节装置3并不局限于前面描述的结构。

如前所述，测量探头6被导向装置4支撑着，并且以很小的倾角相对于Z轴方向倾斜(见图2)。此外，测量探头6被这样安置，即以预定的接触力接触受测对象2的表面，该接触力为触针元件6a的重力通过倾斜而产生的倾斜方向分力。也就是说，根据本发明的用于测量表面轮廓的设备被这样构造，即接触力能够根据测量探头6的预置倾角θ而成正比变化。

图8是用于控制本发明表面轮廓测量设备的控制系统的示意性框图。该控制系统具有控制装置11，用于控制整个用于测量表面轮廓的设备。例如，控制装置11是例如电机或压电致动器。控制装置11被构造成用于控制第一和第二位置探测元件5和9和沿X轴方向驱动受测对象2的驱动装置12。此外，控制装置11连接在如后文所述的用于执行操作程序的操作部分13上。

下面描述具有上述结构的设备的操作。

从图1和2种可以看到，在具有上述结构的设备中，倾角调节装置3被操作，从而使附装在安装板10上的气动滑块4获得相对于Z轴方向的预定角度θ。如前所述，气动滑块4与测量探头6协作。可移动滑块元件4b被测量探头6的重力的倾斜方向分力带动着沿箭头A的方向移动通过滑块支承件4a。通过这种方式，测量探头6的触针元件6a接触受测对象2的表面。受测对象2没有特定的限制，并且可以是例如透镜、金属模型、光学器件。

由于空气被供应到滑块支承件4a和可移动滑块元件4b之间的空间210中，因此它们之间的摩擦力f取决于被供应空气的粘性系数τ。一般而言，使用空气时的摩擦力为常规使用润滑油时的摩擦力的1/1000。因此，气动滑块4可以利用比使用静压滑块时小得多的倾角θ实施测量。使用气动滑块4测量不需要配置与润滑油相关的结构，因此测量设备可以整体上制作得较为紧凑。

在用于测量表面轮廓的设备中，触针元件6a在受测对象2的表面上的接触力F_θ取决于作用在测量探头6上的重力的倾斜方向分力和摩擦力f。在这种情况下，如果倾角设置为θ，而作用在测量探头6上的重力的倾斜方向分力定义为F＝mg，则接触力F_θ可以以下面的方程表示：

F_θ＝F·sinθ-f＝mg·sinθ-f

在第一个实施例中，使用了气动滑块，摩擦力以下面的方程表示：f＝τmg。摩擦力f实际上极小，因此可以忽略不计。这样，则接触力可以以下面的方程表示：F_θ＝mg·sinθ。

在进行实际测量时，除了上述接触力F_θ，还有以下系数在起作用。这些系数是：沿设备和受测对象的X轴方向的相对最大扫描速度Vmax，受测对象的表面粗糙度Ry，受测对象的扫描长度φ，以及最大接触角度αmax(见图9)。这些系数之间具有下面的关系：

Vmax ∝(F_θ·φ)/(Ry·αmax)

也就是说，接触力F_θ越大，或者受测对象的扫描长度φ越大，最大扫描速度Vmax也越大。相反，表面粗糙度Ry越大，或者最大接触角度αmax越大，最大扫描速度Vmax越小。

最大扫描速度Vmax还会受到在测量过程中施加到支承件1和底座部分20上的振动的影响。如果底座部分20被安置在防振台面上，则来自外界的振动会受到阻止或降低；因此，可以以最大相对扫描速度也就是相对较大的Vmax实施测量。

如果受测对象2是由可能在测量时受损的相对软质材料制成的，则接触力F_θ将被设置得较小，从而在受测对象被测量时不会受损。相反，如果受测对象2没有受损的可能性，则接触力F_θ将被设置得较大，从而使最大扫描速度Vmax变大。其结果是，可以缩短受测对象2的测量时间。

如前所述，由于存在F_θ＝mg·sinθ这一关系，因此最大扫描速度Vmax与测量探头6的自身重量m成正比。此外，由于存在0＜θ＜90°这一关系，因此最大扫描速度Vmax也与倾角θ成正比。换言之，测量探头6的自身重量m和倾角θ二者中的至少一个的值可以设置得较大，从而可以获得较大的最大扫描速度Vmax。

因此，即使使用了较轻的测量探头6，以将接触力F_θ设置在相对较小值，也可以在需要时增大倾角，从而可以在瞬间增大接触力F_θ，也就是增大最大扫描速度Vmax。具体地讲，如果测量探头6的重量设置为3.5g，倾角θ设置为4.9°，则可以获得300mgf的接触力F_θ。

相反，如果使用了较重的测量探头6，以将接触力F_θ设置在相对较大值，则在需要时可以减小倾角，从而可以在瞬间减小接触力F_θ，也就是减小最大扫描速度Vmax。这样，可以在防止或降低受测对象2受损的情况下实施测量。具体地讲，如果测量探头6的重量设置为500g，倾角θ设置为0.00057°，则可以获得5mgf的接触力F_θ。

通过在导向件4与杆部6b之间安装配重，可以调节测量探头6的自身重量m。

从上面的描述中可以看出，本发明的设备具有这样的结构，其中只通过测量探头6的倾角θ就能够改变接触力F_θ。因此，可以根据受测对象2的特性而实施瞬间适宜的测量。这样，可以有效地进行测量。

支撑着受测对象2的支承件1被驱动装置12如电机或压电致动器沿X轴方向驱动。测量探头6的触针元件6a沿着X轴方向在受测对象2的表面轮廓上扫描。在上述操作中，触针元件6a的倾斜方向位移1等于受测对象2的表面轮廓的深度。触针元件6a的位置信息被位置探测元件5探测。

触针元件6a的倾斜方向位移1是设备和受测对象2的相对位移。因此，设备和受测对象2二者中的至少一个要相对于对方移动，从而获得受测对象2的表面轮廓数据。

沿X轴方向的扫描是利用导向件(未示出)例如精密静压滑块而实现的，静压滑块采用气体例如空气或者采用液体例如油。导向件被驱动装置例如DC电机、伺服电机、直线电机、步进电机、压电致动器或音圈电机驱动。驱动装置产生的振动可以通过下面的方式防止。也就是说，驱动装置和第二位置探测元件9被安置在彼此分开的状态，或是采用具有电流控制功能的低振动驱动系统。另外，来自外界的振动可以通过下面的方式防止。也就是说，整个设备被安置在防振台面上。

在上述结构中，由于实测值1是沿倾斜方向的，因此必须对倾角θ进行校正，以获得对象2的实际表面轮廓(粗糙程度)。

至于测量探头6相对于Z轴方向的倾角θ，第一位置探测元件5的实测值1被乘以cosθ，从而获得受测对象2的实际表面轮廓的校正值L。在第一实施例中，操作部分1 3执行L＝1·cosθ的计算操作。实测值1通过该操作而转换成校正值L。受测对象2的X轴方向位置数据被第二位置探测元件9探测。X轴方向位置数据的校正值L被绘制在图中，这样，受测对象2的表面轮廓被测量出来。

根据上述第一实施例，倾角调节装置3被控制，因此测量探头6在受测对象2上的接触力F_θ可以容易地调节。这样，由于可以获得极小的接触力F_θ，因此用于测量表面轮廓的设备是接触式的；尽管如此，仍可以获得与以非接触方式对受测对象2进行的无损测量相同的效果。

(第二实施例)

下面参照图10描述本发明的第二实施例。图10是根据本发明第二实施例的用于测量表面轮廓的设备的示意图。在第二实施例中，相同的附图标记表示那些与第一实施例中相同的元件。

根据第二实施例的设备具有平坦底座部分21。上述底座部分20通过倾角调节装置23而设置在平坦底座部分21上。倾角调节装置23包括多个角度调节件3a和3b，并且其功能等同于包含前述各改型在内的第一实施例中的角度调节装置3。除了用一个固定件24替代倾角调节装置3以外，图10所示的设备中的其余结构与第一个实施例相同。也就是说，相对于水平方向的预定倾角θ可以施加在以下所有元件上。具体地讲，这些元件是台面部分7、位于安装板10上的测量探头6、支撑着受测对象2的支承件1、第一和第二位置探测元件5和9。

与第一个实施例中相同的元件的操作基本上与第一个实施例中相同。测量探头6测量受测对象2的表面轮廓的原理与第一个

实施例相同。

根据上述第二实施例，倾角调节装置23赋予测量探头6和支撑在支承件1上的受测对象2相同的倾角θ。因此，根据第二个实施例的设备可以获得与根据第一个实施例的设备相同的效果。此外，不需要校正倾角θ对第一位置探测元件5的测量值1的影响；因此，可以直接获得实际表面轮廓数据L。

(第三实施例)

下面参照图11描述本发明的第三实施例。图11是根据本发明第三实施例的用于测量表面轮廓的设备的示意图。在第三实施例中，相同的附图标记表示那些与第一实施例中相同的元件。此外，在第三实施例中，设备安装在用于机加工透镜、金属模型或光学器件的加工机上。

上述加工机具有机器底座206。该机器底座206设有用于探测X轴移动的X轴位置探测元件204和用于探测Z轴移动的Z轴位置探测元件205。此外，机器底座206设有Z轴移动件203和X轴移动件202。Z轴移动件203被安置得与Z轴位置探测元件205协作。X轴移动件202沿X轴方向移动，并且支撑着用于测量表面轮廓的设备。用于可旋转地支撑受测对象2的工件旋转件201附装在Z轴移动件203上。支撑在工件旋转件201上的受测对象2与测量探头6被这样定位，即它们可以通过X轴移动件202而沿X轴方向彼此相对移动和通过Z轴移动件203而沿Z轴方向彼此相对移动。

具有上述结构的加工机可以利用机加工工具(未示出)例如车削刀具、砂轮元件或抛光元件而将受测对象2加工到预期轮廓。

该用于测量表面轮廓的设备的结构基本上与第一实施例相同。然而，该设备被外罩207整体覆盖着。外罩207在其远端侧形成有开口(未示出)。设备的测量探头6穿过该开口而伸出到外罩207外侧，测量探头6的触针元件6a被安置得接触由工件旋转件201支撑着的受测对象2。

此外，外罩207在其近端侧形成有另一开口。该另一开口用于插入第一位置探测元件5的电缆208和用于使外罩207的内压成为正压的清洁空气供应软管209。

与第一个实施例中相同的元件的操作基本上与第一个实施例中相同。测量探头6测量受测对象2的表面轮廓的原理与第一个

实施例相同。

在第三实施例中，由于表面测量设备整体上被外罩207覆盖着，因此可以防止在受测对象2的加工过程中有加工液雾和/或诸如工件碎屑等粉尘附着在设备上。由于外罩207通过清洁空气供应软管209而使其内压成为正压，因此可以防止雾和/或粉尘进入外罩207中。

根据上述第三实施例，由于根据第一实施例的用于测量表面轮廓的设备被安装在加工机中，因此可以在加工机上测量受测对象2的表面轮廓。这样，即使测量表面轮廓的工序和机加工受测对象2的工序交替进行，也能够直接测量和评价受测对象2，而不必拆装工件。此外，可以降低因拆装工件和改变测量环境而造成的测量误差。此外，可以省去因拆装工件而导致的设备调节时间。

本发明的附加优点和改型对于本领域的普通技术人员而言是容易想到的。因此，本发明在其较宽范围内并不局限于这里显示和描述的具体细节和代表性实施例。因此，在不脱离权利要求及它们的等效替代的精神和范围的前提下，可以作出各种修改。

Claims (7)

1.一种用于测量受测对象(2)的表面轮廓的设备，其特征在于包括：

测量探头(6)，其被安置得接触受测对象(2)的表面；

导向装置(4)，其用于支撑测量探头(6)并沿测量探头(6)的轴向引导测量探头；

倾角调节装置(3，23)，其用于使导向装置(4)相对于水平方向倾斜预定的倾角，以使测量探头(6)以预定的接触力接触受测对象(2)的表面；以及

驱动装置(12)，其用于相对地驱动测量探头(6)和受测对象(2)中的至少一个，以便利用测量探头(6)扫描受测对象(2)的表面；

在测量探头(6)倾斜时，测量探头(6)的重力产生的倾斜方向分力形成所述接触力。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，导向装置(4)可移动地支撑着测量探头(6)，并且包括导向机构，用于引导测量探头(6)，并且使导向装置(4)和测量探头(6)之间具有预定的摩擦力，所述摩擦力小于测量探头(6)的重力的倾斜方向分力。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，倾角调节装置(3，23)使测量探头(6)和受测对象(2)同时以相对于水平方向的预定倾角倾斜。

4.根据权利要求1至3中任一所述的设备，其特征在于，倾角的范围为0.0005至5°。

5.根据权利要求1至4中任一所述的设备，其特征在于，接触力的范围为5至300mgf。

6.根据权利要求1至5中任一所述的设备，其特征在于，倾角调节装置(3，23)能够随意调节倾角。

7.根据权利要求1至6中任一所述的设备，其特征在于，受测对象(2)具有预定表面粗糙度Ry和扫描长度φ，当预定接触力F_θ被测量探头(6)以最大接触角度αmax施加时，测量探头(6)扫描受测对象(2)的表面时的最大扫描速度Vmax具有以下面的等式表达的关系：

Vmax ∝(F_θ·φ)/(Ry·αmax)

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