光谱共焦传感器是专为需要高精度测量任务而设计的,通常应用于研发任务、实验室和医疗、半导体制造、玻璃生产和塑料加工。除了对高反射、有光泽的金属部件进行距离测量以外,这些传感器还可用于测量深色、漫反射材料、以及透明薄膜、板或层的单面厚度测量。传感器还受益于较大的间隔距离(高达100毫米),从而为用户在使用传感器的各种应用方面提供更大的灵活性。另外,传感器的倾斜角度已显着增加,这在测量表面特征的变化时带来更好的性能,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;平面度测量 光谱共焦使用误区
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。防水光谱共焦产品基本性能要求光谱共焦能够提高研究和制造的精度和效率,为科学研究和工业生产提供了有力的技术支持。
光谱共焦传感器结合了高精度和高速度的现代技术,在工业 4.0 的高要求下,这些多功能距离和位移传感器非常适合使用。在工业 4.0 的世界中,传感器必须进行高速测量并提供高精度结果,以确保可靠的质量保证。由于光学测量技术是非接触式的,它们在生产和检测过程中变得越来越重要,可以单独应用于目标材料分开和表面特性。这是在“实时”生产过程中的一个主要优势,尤其是当目标位于难以接近的区域时 触觉测量技术正在发挥其极限。共焦色差测量技术提供突破性的技术,高精度和高速度,并且可以用于距离测量、透明材料的多层厚度测量、强度评估以及钻孔和凹槽内的测量。测量过程是无磨损的、非接触式的,并且实际上与表面特性无关。由于测量光斑尺寸很小,即使是非常小的物体也能被检测到。因此,共焦色度测量技术适用于在线质量控制。
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 。光谱共焦技术的研究和应用将推动中国科技事业的发展;
光谱共焦传感器使用复色光作为光源 ,可以实现微米级精度的漫反射或镜反射被测物体测量功能。此外,光谱共焦位移传感器还可以实现对透明物体的单向厚度测量,其光源和接收光镜为同轴结构,避免光路遮挡,适用于直径4.5mm及以上的孔和凹槽的内部结构测量。在测量透明物体的位移时,由于被测物体的上下两个表面都会反射,传感器接收到的位移信号是通过其上表面计算出来的,可能会引起一定误差。本文分析了平行平板位移测量误差的来源和影响因素。光谱共焦位移传感器可以用于材料、结构和生物等领域的位移和形变测量。小型光谱共焦答疑解惑
国内外已经有很多光谱共焦技术的研究成果发表。平面度测量 光谱共焦使用误区
非球面中心偏差的测量手段主要包括接触式(百分表)和非接触式(光学传感器)。文章基于自准直定心原理和光谱共焦位移传感技术,对高阶非球面的中心偏差进行了非接触精密测量。光学加工人员根据测量出的校正量和位置方向对球面进行抛光,使非球面透镜的中心偏差满足光学系统设计的要求。由于非球面已加工到一定精度要求 ,因此对球面的抛光和磨削是纠正非球面透镜中心偏差的主要方法。利用轴对称高阶非球面曲线的数学模型计算被测环D带的旋转角度θ,即光谱共焦位移传感器的工作角。平面度测量 光谱共焦使用误区