光谱共焦技术将轴向距离与波长建立起一套编码规则,是一种高精度、非接触的光学测量技术。基于光谱共焦技术的传感器作为一种亚微米级、快速精确测量的传感器,已经被大量应用于表面微观形状、厚度测量、位移测量、在线监控及过程控制等工业测量领域。展望其未来,随着光谱共焦传感技术的发展,必将在微电子、线宽测量、纳米测试、超精密几何量计量测试等领域得到更多的应用。光谱共焦技术是在共焦显微术基础上发展而来,其无需轴向扫描,直接由波长对应轴向距离信息,从而大幅提高测量速度。光谱共焦技术可以测量位移,利用返回光谱的峰值波长位置。光谱共焦按需定制
光谱共焦位移传感器是一种基于光波长偏移调制的非接触式位移传感器。它也是一种新型极高精密度、极高可靠性的光学位移传感器,近些年对迅速、精确的非接触式测量变得更加关键。光谱共焦位移传感器不但可以精确测量偏移,还可用作圆直径的精确测量,及其塑料薄膜的折光率和厚度的精确测量,在电子光学计量检定、光化学反应、生物医学工程电子光学等领域具备大量应用市场前景。光谱共焦位移传感器的诞生归功于共聚焦显微镜研究。它们工作中原理类似,都基于共焦原理。1955年,马文·明斯基依据共焦原理研发出共焦光学显微镜。接着,Molesini等于1984年给出了光谱深层扫描仪原理,并将其用于表面轮廓仪。后来在1992年,Browne等人又把它运用到共聚焦显微镜中,应用特殊目镜造成散射开展高度测量,不用彩色扫描,提升了测量速度。a.Ruprecht等运用透射分束制定了超色差镜片,a.Miks探讨了运用与不一样玻璃材质连接的镜片得到镜头焦距与波长线性关系的办法。除开具有μm乃至纳米技术屏幕分辨率以外,光谱共焦位移传感器还具备对表层质量要求低,容许更多的倾斜度和达到千HZ的输出功率的优势。山西光谱共焦答疑解惑光谱共焦技术在电子制造领域可以用于电子元件的精度检测和测量。
光谱共焦测量技术由于其高精度、允许被测表面有更大的倾斜角、测量速度快、实时性高、对被测表面状况要求低、以及高分辨率的独特优势,迅速成为工业测量的热门传感器,在生物医学、材料科学、半导体制造、表面工程研究、精密测量、3C电子等领域得到大量应用。本次测量场景使用的是创视智能TS-C1200光谱共焦传感头和CCS控制器。TS-C系列光谱共焦位移传感器能够实现0.025µm的重复精度,±0.02% of F.S.的线性精度, 30kHz的采样速度,以及±60°的测量角度,能够适应镜面、透明、半透明、膜层、金属粗糙面、多层玻璃等材料表面,支持485、USB、以太网、模拟量的数据传输接口。
表面粗糙度测量方法具体流程如下:(1)待测工件定位。将待测工件平稳置于坐标测量机测量平台上,调用标准红宝石测针测量其空间位置和姿态,为按测量工艺要求确定测量位置提供数据。(2)轮廓扫描。测量机测量臂更换挂载光谱共焦传感器的光学探头,驱动探头运动至工件测量位置,调整光源光强、光谱仪曝光时间和采集频率等参数以保证传感器处于较好的工作状态,编辑扫描步距、速度等运动参数后启动轮廓扫描测量,并在上位机上同步记录扫描过程中的横向坐标和传感器高度信息,映射成为测量区域的二维微观轮廓。(3)表面粗糙度计算与评价。将扫描获取的二维微观轮廓数据输入到轮廓处理算法内进行计算,按照有关国际标准选择合适的截止波长,按高斯轮廓滤波方法对原始轮廓进行滤波处理,得到其表面粗糙度轮廓,并计算出粗糙度轮廓的评价中线,再按照表面粗糙度的相关评价指标的计算方法得出测量结果,得到被测工件的表面粗糙度信息。光谱共焦技术在材料科学领域可以用于材料表面和内部的成像和分析。
靶丸内表面轮廓是激光核聚变靶丸的关键参数,需要精密检测。本文首先分析了基于白光共焦光谱和精密气浮轴系的靶丸内表面轮廓测量基本原理,建立了靶丸内表面轮廓的白光共焦光谱测量方法。此外,搭建了靶丸内表面轮廓测量实验装置,建立了基于靶丸光学图像的辅助调心方法,实现了靶丸内表面轮廓的精密测量,获得了准确的靶丸内表面轮廓曲线; 对测量结果的可靠性进行了实验验证和不确定度分析,结果表明,白光共焦光谱能实现靶丸内表面低阶轮廓的精密测量.光谱共焦技术可以实现对样品的定量分析。新型光谱共焦量大从优
光谱共焦技术主要来自共焦显微术,早期由美国学者Minsky提出。光谱共焦按需定制
表面粗糙度是指零件在加工过程中由于不同的加工方法、机床与刀具的精度、振动及磨损等因素在工件加工表面上形成的具有较小间距和较小峰谷的微观水平状况,是表面质量的一个重要衡量指标,关系零件的磨损、密封、润滑、疲劳、研和等机械性能。表面粗糙度测量主要可分为接触式测量和非接触式测量。触针式接触测量容易划伤测量表面、针尖易磨损、测量效率低、不能测复杂表面,而非接触测量相对而言可以实现非接触、高效、在线实时测量,而成为未来粗糙度测量的发展方向。目前常用的非接触法主要有干涉法、散射法、散斑法、聚焦法等。而其中聚焦法较为简单实用。采用光谱共焦位移传感器,搭建了一套简易的测量装置,对膜式燃气表的阀盖粗糙度进行了非接触的测量,以此来判断阀盖密封性合格与否,取得了一定的效果。基于光谱共焦传感器,利用其搭建的二维纳米测量定位装置对粗糙度样块进行表面粗糙度的非接触测量,并对测量结果进行不确定评定,得到 U95 为 13.9%。光谱共焦按需定制
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