松江区设备光谱共焦位移传感器

本发明提供一种光谱共焦传感器和测量方法。该光谱共焦传感器包括:光源部,用于射出具有不同波长的多个光束;多个光学头,用于将从所述光源部射出的所述多个光束会聚于不同的聚焦位置处,并且射出在所述聚焦位置处被测量点反射的测量光:分光器,其包括:线传感器,以及光学系统,其包括用于使从所述多个光学头射出的多个测量光束发生衍射的衍射光栅,并且向所述线传感器的不同的多个受光区域射出通过所述衍射光栅所衍射的所述多个测量光束:以及位置计算部,用于基于所述线传感器的所述多个受光区域各自的受光位置来计算作为所述多个光学头的测量对象的多个测量点的位置光谱共焦位移传感器具有高精度、非接触式、抗温度、抗振动等优点。松江区设备光谱共焦位移传感器

本实用新型目的在于针对现有技术所存在的不足而提供光谱共焦位移传感器系统的技术方案,采用价格便宜的Y型光纤和光谱共焦透镜组,结构简单,使用方便,具有较强的实用性,实现了传感器探头的小型化,光源发射和接收同光路,利用光谱仪对采集的光波进行采集分析,测量精度高,适用于具有高深宽比、陡峭内壁表面有缺陷的玻璃间隙表面进行测量。为了解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:光谱共焦位移传感器系统,其特征在于:传感器系统由卤素灯光源、Y型光纤、光谱共焦透镜组、共焦小孔和光谱仪组成,卤素灯光源连接Y型光纤,光谱仪通过共焦小孔连接Y型光纤一端,y型光纤另一端连接光谱共焦透镜组,光谱共焦透镜组包括盒盖、盒体、两个双凸球面镜、套筒和一个弯月透镜,盒体内设置有光路通道、限位槽和透光孔,光路通道位于限位槽和透光孔之间,光路通道上从左往右依次设置有两个相互平行的number one卡槽和一个第二卡槽,两个双凸球面镜分别限位在两个number one卡槽内,弯月透镜限位在第二卡槽内,Y型光纤通过SMA905插头与盒体相连。上海新品光谱共焦位移传感器该传感器的应用将有助于提高微纳制造、生物医学和半导体制造等领域中的精密测量的准确性和效率。

随着精密和超精密制造业的迅速发展,对高精密的检测需求也越来越高,因此高精密的位移传感器也应运而生。超精密的位移传感器精度可达到微纳米级别;传统的接触式测量虽然也有较高的精度,但是由于其可能会划伤被测物体表面,而且当被测物体为弱刚性或是轻软材料时,接触式测量也会造成弹性形变,引入测量的误差,而且接触式测量速度较慢,难以实现自动化测量,基于接触式测量存在的诸多不足,因此非接触式位移传感器受到了更大的关注。如今非接触式测量主要有电磁式和光电式两类,电磁式位移传感器对被测物体的材料类型有要求,因此不具有wide适用性,而且外界的电磁信号的干扰也会对测量的精度造成影响;高精密光电式位移传感器,目前常用的是基于激光三角法的位移传感器,其测量原理是激光光源打在被测物体表面,反射的光经过收光镜简,在光电探测器CCD上成像通过算法标定可以推算出被测物体的位移。目前的光谱共焦位移传感器大多采用分光镜和线阵CCD采集干涉条纹的方法,通过两束光源产生干涉,干涉条纹的宽度信息可以反映被测物的位移量测量信息,此种方案结构复杂,成本相对较高;传统的激光三角法光路容易出现遮挡,导致接收反射光困难,对透明玻璃或表面有凹坑的材料等更是难以测量。

被测物体表面反射的反射光通过探头接收并由接收光纤选择性的传输到光谱仪，光谱仪对反射光进行聚焦并通过设置在光谱仪中的感光元件对反射光进行量化处理，量化后的光波在光谱仪上产生一个光谱波峰，光谱曲线的峰值位置与聚焦于被测物体表面的波长产生对应关系；光谱仪将波长、被测物体的位移和光谱波峰位置三者建立对应关系后进行分析，通过光谱波峰反推出被测物体的位移，实现利用光谱共焦原理测量位移的过程；因此本方案中的光谱共焦位移传感器通过光谱共焦工作原理，避免使用激光直接照射到物体表面而呈现颗粒状的散斑，克服不易确定像点的质心位置的缺陷。它的精度可以达到纳米级别，适用于各种需要高精度位移测量的领域。

过去,针对测量待测物体的高度等,已经使用了光谱共焦传感器的技术。例如,日本的intenational公开2014/141535(以下称为专利文献1)公开了使用多个头部的共焦光学系统来进行对测量对象的位移的多点测量的共焦测量设备。在该共焦测量设备中,在各头部中设置有光学滤波器,并且设置要用于测量的波长带,以使得这些头部彼此不同。例如,在No.1头部中使用具有约400nm~600nm的波长的光,并且在第二头部中使用具有约600nm~800nm的波长的光(专利文献1的说明书中的段落、通过以这种方式使要在这些头部中使用的光的波长带彼此不同,可以将分光器内部所布置的摄像装置分割成要由各头部使用的多个区域(通道)。结果,可以针对多个光学头only使用一个分光器(摄像装置)来进行测量对象的多点测量.该传感器的应用将有助于提高微纳制造、半导体制造和生物医学等领域中的精密测量的准确性。唐山光谱共焦位移传感器厂家直销价格

该传感器适用于光学显微镜、扫描电子显微镜等高分辨率成像系统中的位移测量。松江区设备光谱共焦位移传感器

3.根据权利要求2所述的光谱共焦位移传感器，其特征在于，所述半透半反光学镜包括有上三棱镜，与上三棱镜胶合的下三棱镜，胶合面镀有半透半反膜，所述半透半反膜与所述入射光纤的出光端射出的光线呈45°设置，所述上三棱镜和所述下三棱镜均采用等边直角棱镜，所述上三棱镜和所述下三棱镜的直角边相等。4.根据权利要求3所述的光谱共焦位移传感器，其特征在于，所述上三棱镜上背向所述反光镜的一面设置为哑光面。5.根据权利要求2所述的光谱共焦位移传感器，其特征在于，所述探头壳体的末端固定设置有用于对光线进行色散聚焦的色散镜头，所述色散镜头包括有准直镜组和色散聚焦镜组，所述准直镜组设置在多色光光源的一侧，用于多色光光源的准直；所述色散聚焦镜组设置在被测物体的一侧，用于将多色光分别聚焦，并产生轴向色散。松江区设备光谱共焦位移传感器