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。光谱共焦位移传感器的测量精度和稳定性受到光源、光谱仪和探测器等因素的影响。孔检测传感器光谱共焦测厚度
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。国内光谱共焦诚信企业推荐光谱共焦技术具有很大的市场潜力;
光谱共焦传感器在数码相机中的应用包括相位测距,可大幅提高相机的对焦精度和成像质量,并通过检测相机的微小振动,实现图像的防抖和抗震功能。同时,光谱共焦传感器还可用于计算机硬盘的位移和振动测量,从而实现对硬盘存储数据的稳定性和可靠性的实时监控。在硬盘的生产过程中,光谱共焦传感器也可用于进行各种机械结构件的位移、振动和形变测试。在3C电子行业中,光谱共焦传感器的应用领域非常广,可用于各种管控和检测环节,在实现高精度和高可靠性的测量和检测方面发挥着重要作用。
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。光谱共焦技术的研究对于相关行业的发展具有重要意义;
随着机械加工水平的进步,各种的微小的复杂工件都需要进行精密尺寸测量与轮廓测量,例如:小工件内壁沟槽尺寸、小圆倒角等的测量,对于某些精密光学元件可以进行非接触的轮廓形貌测量,避免在接触测量时划伤光学表面,解决了传统传感器很难解决的测量难题。一些精密光学元件也需要进行非接触的轮廓形貌测量,以避免接触测量时划伤光学表面。这些用传统传感器难以解决的测量难题,均可用光谱共焦传感器搭建测量系统以解决。通过自行塔建的二维纳米测量定位装置,选用光谱其焦传感器作为测头,实现测量超精密零件的二维尺寸,滚针对涡轮盘轮廓度检测的问题,利用光谱共焦式位移传感器使得涡轮盘轮廓度在线检测系统的设计能够得以实现。与此同时,在进行几何量的整体测量过程中,还需要采取多种不同的方式对其结构体系进行优化。从而让几何尺寸的测量更为准确。光谱共焦厚度检测系统可以实现厚度的非接触式测量;点光谱共焦常用解决方案
连续光谱位置测量方法可以实现光谱的位置测量;孔检测传感器光谱共焦测厚度
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。孔检测传感器光谱共焦测厚度