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。高速光谱共焦测距
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。高速光谱共焦测距激光位移传感器可分为点、线两种。
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。
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(DOE)。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。光谱共焦技术是一种基于共焦显微镜原理的成像和分析技术。
光谱共焦技术主要包括成像和检测。首先,通过显微镜对样品进行成像,然后将图像传递给计算机进行处理。接着,利用算法对图像进行位置校准,以确定样品的空间位置。通过分析样品的光谱信息,实现对其成分的检测。在点胶行业中,光谱共焦技术可以准确地检测出点胶的位置和尺寸,确保点胶的质量和精度。同时,通过对点胶的光谱分析,还可以了解到点胶的成分和性质,从而优化点胶工艺。三、光谱共焦在点胶行业中的应用提高点胶质量:光谱共焦技术可以检测点胶的位置和尺寸,避免漏点或点胶过多的问题。同时,由于其高精度的检测能力,可以确保点胶的精确度和一致性。提高点胶效率:通过光谱共焦技术对点胶的迅速检测,可以减少后续处理的步骤和时间,从而提高生产效率。此外,该技术还可以避免因点胶不良而导致的返工和维修问题。优化点胶工艺:通过对点胶的光谱分析,可以了解其成分和性质,从而针对不同的材料和需求优化点胶工艺。例如,根据点胶的光谱特征选择合适的胶水类型、粘合剂强度以及固化温度等参数 。光谱共焦透镜组设计和性能优化是光谱共焦技术研究的重要内容之一。高频光谱共焦设备生产
光谱共焦技术在汽车制造中可以用于零件的精度检测和测量。高速光谱共焦测距
客户一直在使用安装在洁净室的较好的激光测量设备检查对齐情况,每个组件大约需要十分钟才能完成必要的对齐检查,这太长了。“因此,客户要求我们开发一种特殊用途的测试和组装机器,以减少校准检查所需的时间。现在,我们使用机器人搬运系统将阀门、阀瓣和销组件转移到专门的自动装配机中。为了避免由于移动机器人的振动引起的任何测量干扰,我们将光谱共焦位移传感器安装在单独的框架和支架上,尽管仍然靠近要测量的部件 。该机器现已经过测试和验证。高速光谱共焦测距