随着精密仪器制造业的发展,对工业生产测量的精度和适应性要求越来越高,需要具有高精度、适应性强和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问世解决了这个问题,它是一种非接触式光电位移传感器,可达到亚微米级甚至更高的测量精度。传感器对于杂光等干扰光线并不敏感,具有较强的抵抗能力,适应性强,且具有小型化的特点,应用前景广阔。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 ,其性能参数对于位移传感器的测量精度和分辨率具有决定性作用。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;在线管道壁厚检测光谱共焦测厚度
光谱共焦技术是在共焦显微术基础上发展而来,其无需轴向扫描,直接由波长对应轴向距离信息,从而大幅提高测量速度。而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 nm 量级。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,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。本文在论述光谱共焦技术原理的基础上,列举了光谱共焦传感器在几何量计量测试中的典型应用,探讨共焦技术在未来精密测量的进一步应用,展望其发展前景。内径测量 光谱共焦制作厂家光谱共焦位移传感器可以实现亚微米级别的位移和形变测量,具有高精度和高分辨率的特点。
客户一直使用洁净室中的激光测量设备来检查对齐情况,但每个组件的对齐检查需要大约十分钟,时间太长了。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。该机器已经经过测试和验证 。
由于光谱共焦传感器对于不同的反射面反射回来的单色光的波长不同,因此对于材料的厚度精密测量具有独特的优势。光学玻璃、生物薄膜、平行平板等,两个反射面都会反射不同波长的单色光,进而只需一个传感器,即可推算出厚度,测量精度可达微米量级,且不损伤被测表面。利用光谱共焦位移传感器测量透明材料厚度的应用,计算了该系统的测量误差范围大概为 0.005mm。利用光谱共焦传感器对平行平板的厚度以及光学镜头的中心厚度进行测量的方法,并针对被测物体材料的色散对厚度测量精度的影响做了理论的分析。为了探究由流体跌落方式制备的薄膜厚度与跌落模式、雷诺数、底板的倾斜角度之间的关系,采用光谱共焦传感器实时监控制备后的薄膜厚度,利用对顶安装的白光共焦传感器组 ,实现了对厚度为 10—100μm 的金属薄膜厚度及分布的精确测量,并进行了测量不确定度分析,得到系统的测量不确定度为 0.12μm 左右。光谱共焦技术具有精度高、效率高等优点。
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。光谱共焦位移传感器可以用于材料的弹性模量、形变和破坏等参数的测量。在线管道壁厚检测光谱共焦测厚度
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。在线管道壁厚检测光谱共焦测厚度
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。在线管道壁厚检测光谱共焦测厚度