光谱共焦技术是在共焦显微术基础上发展而来的技术,在测量过程中无需轴向扫描,直接由波长对应轴向距离信息,因此可以大幅提高测量速度。基于光谱共焦技术的传感器是近年来出现的一种高精度、非接触式的新型传感器,精度理论上可达到纳米级。由于光谱共焦传感器对被测表面状况要求低、允许被测表面有更大的倾斜角、测量速度快、实时性高,因此迅速成为工业测量的热门传感器,大量应用于精密定位,薄膜厚度测量、微观轮廓精密测量等领域。本文介绍了光谱共焦技术的原理,并列举了光谱共焦传感器在几何量计量测试中的典型应用。同时,对共焦技术在未来精密测量的进一步应用进行了探讨,并展望了其发展前景。光谱共焦技术的应用将有助于推动中国科技创新的发展。工厂光谱共焦使用误区
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。国产光谱共焦行业应用光谱共焦位移传感器可以实现对材料的表面形貌进行高精度测量,对于研究材料的表面性质具有重要意义;
在塑料薄膜及透明材料薄厚测量层面,朱万彬等阐述了光谱共焦传感器在测量全透明平板电脑的平整度时,由全透明平板电脑的折光率不同而引进的测量误差并进行补偿;曹太腾等基千三维数据 测量的机器视觉技术,利用光谱共焦传感器对透明材料薄厚及弧形玻璃曲面薄厚进行检测。在外表粗糙度测量层面,沈雪琴等阐述了不一样 方式测量外表粗糙度时优缺点 ,选择了根据光谱共焦传感器的测量方式并进行了有关试验,为外表粗糙度的高精密测量提供了一种新方法;林杰俊等利用光谱共焦法测量外表粗糙度样块的表面粗糙度,并阐述了其 测量不确定度。文中利用 小二乘法测算校准误差并进行了离散系统误差测算,减少光谱共焦传感器校准后的误差,并在不同精密度标准器下,探寻光谱共焦传感器的校准误差的变化情况 ,对今后对光谱共焦传感器的应用及科学研究拥有重要意义。
在实践中,光谱共焦位移传感器可用于很多方面,如:利用独特的光谱共焦测量原理,凭借一只探头就可以实现对玻璃等透明材料进行精确的单向厚度测量。透明材料上表面及下表面都会形成不同波长反射光,通过计算可得出透明材料厚度。光谱共焦位移传感器有效监控药剂盘以及铝塑泡罩包装的填充量。可以使传感器完成对被测表面的精确扫描,实现纳米级的分辨率。光谱共焦传感器可以单向对试剂瓶的壁厚进行测量,而且对瓶壁没有压力。可通过设计转向反射镜实现孔壁的结构检测及凹槽深度的测盘。(创视智能已推出了90°侧向出光版本探头,可以直接进行深孔和凹槽的测量)光谱共焦传感器用于层和玻璃间隙测且,以确定单层玻璃之间的间隙厚度 。光谱共焦位移传感器可以实现对材料的表面形貌进行高精度测量,对于研究材料的表面性质具有重要意义。
光谱共焦位移传感器基本原理如图1所示,由光源、分光镜、光学色散镜头组、小孔以及光谱仪等部分组成。传感器通过色散镜头进行色散,将位移信息转换成波长信息,使用光谱仪进行光谱分解得出波长的变化信息,再反解得出被测位移。其中色散镜头作为光学部分完成了波长和位移的一一映射 ,实现了波长和位移之间的编码转化。光谱仪则实现波长的测量及位移反解输出。当光谱信息突破小孔的限制,借助平面光栅、凹面反射镜进行光线的衍射和汇聚,将反射出来的汇聚光照射在线阵CCD上进行光电转换,借助光谱信号采集实现模数转换, 通过解码得到位移信息。光谱共焦技术具有精度高、效率高等优点。高性能光谱共焦供货
光谱共焦技术可以实现高分辨率的成像和分析。工厂光谱共焦使用误区
光谱共焦是一种综合了光学成像和光谱分析技术的高精度位移传感器,在3C(计算机、通信和消费电子)电子行业中应用极为大量。光谱共焦传感器可以用于智能手机内线性马达的位移测量,通过实时监控和控制线性马达的位移,可大幅提高智能手机的定位功能和相机的成像精度。也能测量手机屏的曲面角度 、厚度等。平板电脑内各种移动结构部件的位移和振动检测是平板电脑生产过程中非常重要的环节。光谱共焦传感器可以通过对平板电脑内的各种移动机构、控制元件进行精密位移、振动、形变和应力等参数的测量,从而实现对其制造精度和运行状态的实时监控。工厂光谱共焦使用误区