随着机械加工水平的不断发展,各种微小而复杂的工件都需要进行精确的尺寸和轮廓测量,例如测量小零件的内壁凹槽尺寸和小圆角。为避免在接触测量过程中刮伤光学表面,一些精密光学元件也需要进行非接触式的轮廓形貌测量。这些测量难题通常很难用传统传感器来解决,但可以使用光谱共焦传感器来构建测量系统。通过二维纳米测量定位装置,光谱共焦传感器可以作为测头,以实现超精密零件的二维尺寸测量。使用光谱共焦位移传感器,可以解决涡轮盘轮廓度在线检测系统中滚针涡轮盘轮廓度检测的问题。在进行几何量的整体测量过程中,还需要采用多种不同的工具和技术对其结构体系进行优化,以确保几何尺寸的测量更加准确。光谱共焦位移传感器在微机电系统、医学、材料科学等领域中有着广泛的应用。小型光谱共焦优势
高像素传感器设计方案取决于的光对焦水平,要求严格图象室内空间NA的眼镜片。另一方面,光谱共焦位移传感器的屏幕分辨率通常采用光谱抗压强度的全半宽来精确测量。高NA能够降低半宽,提高分辨率。因而,在设计超色差摄像镜头时,NA应尽可能高的。高图象室内空间NA能提高传感器系统的灯源使用率,使待测表层轮廊以比较大视角或一定方向歪斜。可是,NA的提高也会导致球差扩大,并产生电子光学设计优化难度。传感器检测范围主要是由超色差镜片的纵向色差确定。因为光谱仪在各个波长的像素一致,假如纵向色差与波长之间存在离散系统,这类离散系统也会导致感应器在各个波长的像素或敏感度存在较大差别,危害传感器特性。纵向色差与波长的线性相关选用线形相关系数来精确测量,必须接近1。一般有两种方法能够形成充足强的色差:运用玻璃的当然散射;应用衍射光学元器件。除开生产制造难度高、成本相对高外,当能见光根据时,透射耗损也非常高。高频光谱共焦的精度光谱共焦位移传感器具有高灵敏度和迅速响应的特点,可以实现实时测量和监测。
位移是在光轴方向上从预定的基准位置到测量对象的距离。通过计算位移能够测量表面上的凹凸的深度或高度、透明体的厚度等。在一些共焦位移传感器中,包括共焦光学系统的头单元以及包括投光用光源和分光器的约束装置由单独的装置构成。投光用光源的光经由包括光纤的线缆传送到头单元。在该类型的位移计中,头单元通常设置在测量对象附近并且远离约束装置。在以上说明的传统共焦位移传感器中,难以在设置头单元期间辨识头单元是否被适当地设置。即使在约束装置侧设置了显示部,操作者也难以进行设置作业以从头单元的设置位置附近的位置确认约束装置的显示。因此,为了确认显示,操作者必须移动到约束装置的设置位置。如果头单元的设置状态不合适,则操作者必须反复作业,以移动到头单元的设置位置并调整头单元的位置和姿势,之后再次移动到约束装置的设置位置并确认显示在传统的共焦位移传感器中,还难以在头单元的设置位置附近辨识约束装置是否正常操作。
为了满足全天候观察的需求,设计了波段范围为可见光-短波红外宽光谱共焦光学成像系统。根据宽光谱共焦原理以及光学被动式无热化原理,设计了一个波段范围为0.4μm~2.5μm、焦距数为50 mm,F数为2.8的光学成像系统,该系统在可见光波段在奈奎斯特频率为30 lp/mm时传函值高于0.7,红外波段在奈奎斯特频率为30 lp/mm时传函值高于0.5,探测器选用为15μm×15μm、像元数为640 pixel×512 pixel碲镉汞探测器。该宽光谱共焦型光学系统均采用普通玻璃材料以及易加工的球面透镜,在温度范围-40℃~+60℃内对光学系统消热差,实现了无需调焦即可满足昼夜观察的使用需求,可广泛应用于安防监控、森林防火等领域。光谱共焦技术在材料科学领域可以用于材料的性能测试和分析;
光谱共焦测量原理通过使用多透镜光学系统将多色白光聚焦到目标表面来工作。透镜的排列方式是通过控制色差(像差)将白光分散成单色光。工厂校准为每个波长分配了一定的偏差(特定距离)。只有精确聚焦在目标表面或材料上的波长才能用于测量。从目标表面反射的这种光通过共焦孔径到达光谱仪,该光谱仪检测并处理光谱变化。漫反射表面和镜面反射表面都可以使用共焦原理进行测量。共焦测量提供纳米分辨率并且几乎与目标材料分开运行。在传感器的测量范围内实现了一个非常小的光斑尺寸。微型径向和轴向共焦版本可用于测量钻孔或钻孔的内表面,以及测量窄孔、小间隙和空腔。光谱共焦技术的发展将促进相关产业的发展;国产光谱共焦厂家直销价格
光谱共焦位移传感器的工作原理是通过激光束和光纤等光学元件实现的。小型光谱共焦优势
采用对比测试方法,首先对基于白光共焦光谱技术的靶丸外表面轮廓测量精度进行了考核,为了便于比较,将原子力显微镜轮廓仪的测量数据进行了偏移。结果得出,二者的低阶轮廓整体相似,局部的轮廓信息存在一定的偏差,原因在于二者在靶丸赤道附近的精确测量圆周轮廓结果不一致;此外,白光共焦光谱的信噪比较原子力低,这表明白光共焦光谱适用于靶丸表面低阶的轮廓误差的测量。从靶丸外表面轮廓原子力显微镜轮廓仪测量数据和白光共焦光谱轮廓仪测量数据的功率谱曲线中可以看出,在模数低于100的功率谱范围内,两种方法的测量结果一致性较好,当模数大于100时,白光共焦光谱的测量数据大于原子力显微镜的测量数据,这也反应了白光共焦光谱仪在高频段测量数据信噪比相对较差的特点。由于光谱传感器Z向分辨率比原子力低一个量级,同时,受环境振动、光谱仪采样率及样品表面散射光等因素的影响,共焦光谱检测数据高频随机噪声可达100nm左右。小型光谱共焦优势