随着精密仪器制造业的发展,人们对于工业生产测量的要求越来越高,希望能够生产出具有精度高、适应性强、实时无损检测等特性的位移传感器,光谱共焦位移传感器的出现,使问题得到了解决,它是一种非接触式光电位移传感器,测量精度可达亚微米级甚至于更高,对背景光,环境光源等杂光的抗干扰能力强,适应性强,且其在体积方面具有小型化的特点,因此应用前景十分大量。光学色散镜头是光谱共焦位移传感器的重要组成部分之一,镜头组性能参数对位移传感器的测量精度与分辨率起着决定性的作用 。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。线阵光谱共焦供应链
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,图5(a)是靶丸外表面轮廓的原子力显微镜轮廓仪和白光共焦光谱轮廓仪的测量曲线。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。从图中可以看出,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。图5(b)是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,从图中可以看出,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。品牌光谱共焦设备生产光谱共焦技术可以解决以往传感器和测量系统精度与视场不能兼容的问题。
由于每一个波长都可以固定一个距离值,因此,通过将光谱山线峰值波长确定下来,就可以将精确的距离值推算出来。假设传感器与物体表面存在相对移动,此时物体表面的中心点恰好处在单色光(A1)的像点处,可以作出光谱仪探测到的光谱曲线。通过测量得到不同的波长值,可以将物体表面不同点之间的相对位移值计算出来。如果配上精细的扫描机构,就可以对整体的二维表面轮廓及形貌进行精确的测量。相比其他传统的位移传感器 ,光谱共焦传感器凭借独特的测量原理,具有测量效率高、精度高、体积小、非接触等特点,在各个领域都得到了大量的应用。
靶丸内表面轮廓是激光核聚变靶丸的关键参数,需要精密检测。本文首先分析了基于白光共焦光谱和精密气浮轴系的靶丸内表面轮廓测量基本原理,建立了靶丸内表面轮廓的白光共焦光谱测量方法。此外,搭建了靶丸内表面轮廓测量实验装置,建立了基于靶丸光学图像的辅助调心方法,实现了靶丸内表面轮廓的精密测量,获得了准确的靶丸内表面轮廓曲线; 对测量结果的可靠性进行了实验验证和不确定度分析,结果表明 ,白光共焦光谱能实现靶丸内表面低阶轮廓的精密测量.光谱共焦位移传感器广泛应用于制造领域,如半导体制造、精密机械制造等。
光谱共焦测量技术是共焦原理和编码技术的融合。一个完整的相对高度范畴能够通过使用白光灯灯源照明灯具和光谱仪完成精确测量。光谱共焦位移传感器的精确测量原理如下图1所显示,灯源发出光经过光纤,再通过超色差镜片,超色差镜片能够聚焦在直线光轴上,产生一系列可见光聚焦点。这种可见光聚焦点是连续的,不重合的。当待测物放置检测范围内时,只有一种光波长能够聚焦在待测物表层并反射面,依据激光光路的可逆回到光谱仪,产生波峰焊。全部别的波长也将失去焦点。运用单频干涉仪的校准信息计算待测物体的部位,创建光谱峰处波长偏移的编号。该超色差镜片通过提升,具备比较大的纵向色差,用以在径向分离出来电子光学信号的光谱成份。因而,超色差镜片是传感器关键部件,其设计方案十分重要 。光谱共焦位移传感器可以实现对材料的微小变形进行精确测量,对于研究材料的性能具有重要意义;线阵光谱共焦供应链
激光共焦扫描显微镜将被测物体沿光轴移动或将透镜沿光轴移动。线阵光谱共焦供应链
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、快速测量方式、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 。线阵光谱共焦供应链