平面度測量 光譜共焦原理

三坐標(biāo)測量機(jī)是加工現(xiàn)場常用的高精度產(chǎn)品尺寸及形位公差檢測設(shè)備，其具有通用性強(qiáng)，精確可靠等優(yōu)點(diǎn)。本文面向一種特殊材料異型結(jié)構(gòu)零件內(nèi)曲面的表面粗糙度測量要求，提出一種基于高精度光譜共焦位移傳感技術(shù)的表面粗糙度在線測量的方法，利用工業(yè)現(xiàn)場常用的三坐標(biāo)測量機(jī)平臺執(zhí)行輪廓掃描，并記錄測量掃描位置實(shí)時(shí)空間橫坐標(biāo)，根據(jù)空間坐標(biāo)關(guān)系，將測量掃描區(qū)域的微觀高度信息和掃描采樣點(diǎn)組織映射為微觀輪廓，經(jīng)高斯濾波處理得到測量對象的表面粗糙度信息。光譜共焦技術(shù)的精度可以達(dá)到納米級別。平面度測量 光譜共焦原理

高像素傳感器設(shè)計(jì)方案取決于的光對焦水平，要求嚴(yán)格圖象室內(nèi)空間NA的眼鏡片。另一方面，光譜共焦位移傳感器的屏幕分辨率通常采用光譜抗壓強(qiáng)度的全半寬來精確測量。高NA能夠降低半寬，提高分辨率。因而，在設(shè)計(jì)超色差攝像鏡頭時(shí)，NA應(yīng)盡可能高的。高圖象室內(nèi)空間NA能提高傳感器系統(tǒng)的燈源使用率，使待測表層輪廊以比較大視角或一定方向歪斜?？墒牵琋A的提高也會(huì)導(dǎo)致球差擴(kuò)大，并產(chǎn)生電子光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化難度。傳感器檢測范圍主要是由超色差鏡片的縱向色差確定。因?yàn)楣庾V儀在各個(gè)波長的像素一致，假如縱向色差與波長之間存在離散系統(tǒng)，這類離散系統(tǒng)也會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)器在各個(gè)波長的像素或敏感度存在較大差別，危害傳感器特性。縱向色差與波長的線性相關(guān)選用線形相關(guān)系數(shù)來精確測量，必須接近1。一般有兩種方法能夠形成充足強(qiáng)的色差：運(yùn)用玻璃的當(dāng)然散射;應(yīng)用衍射光學(xué)元器件。除開生產(chǎn)制造難度高、成本相對高外，當(dāng)能見光根據(jù)時(shí)，透射耗損也非常高。國內(nèi)光譜共焦價(jià)格走勢光譜共焦技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

該研究主要針對光譜共焦傳感器在校準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了研究。研究者使用激光干涉儀和高精度測長機(jī)分別對光譜共焦傳感器進(jìn)行了測量，并使用球面測頭來保證光譜共焦傳感器的光路位于測頭中心，以確保安裝精度。然后更換平面?zhèn)阮^進(jìn)行校準(zhǔn)，并利用小二乘法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出測量數(shù)據(jù)的非線性誤差。研究結(jié)果表明：高精度測長機(jī)校準(zhǔn)時(shí)的非線性誤差為0.030%，激光干涉儀校準(zhǔn)時(shí)的分析線性誤差為0.038%。利用小二乘法處理數(shù)據(jù)及計(jì)算非線性誤差，可以減小校準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的同軸度誤差和光譜共焦傳感器的系統(tǒng)誤差，提高對光譜共焦傳感器的校準(zhǔn)精度。

隨著科技的不斷發(fā)展，光譜共焦技術(shù)已成為現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的一部分。作為一種高精度、高效率的檢測手段，光譜共焦技術(shù)在點(diǎn)膠行業(yè)中的應(yīng)用越來越普遍。光譜共焦技術(shù)基于光學(xué)原理，通過將白光分解為不同波長的光波，實(shí)現(xiàn)對樣品的精細(xì)光譜分析。在制造業(yè)中，點(diǎn)膠是一道重要的工序，主要用于產(chǎn)品的密封、固定和保護(hù)。隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，對于點(diǎn)膠的質(zhì)量和精度要求也越來越高。光譜共焦技術(shù)在點(diǎn)膠行業(yè)中的應(yīng)用，可以有效提高點(diǎn)膠的品質(zhì)和效率。光譜共焦技術(shù)的研究和應(yīng)用將推動(dòng)中國科技事業(yè)的發(fā)展。

譜共焦測量技術(shù)由于其高精度、允許被測表面有更大的傾斜角、測量速度快、實(shí)時(shí)性高、對被測表面狀況要求低、以及高分辨率的獨(dú)特優(yōu)勢，迅速成為工業(yè)測量的熱門傳感器，在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、半導(dǎo)體制造、表面工程研究、精密測量、3C電子等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

本次測量場景使用的是創(chuàng)視智能TS-C10000光譜共焦傳感頭和CCS控制器。TS-C系列光譜共焦位移傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)0.025μm的重復(fù)精度，±0.02% of F.S.的線性精度，10kHz的采樣速度，以及±65°的測量角度，能夠適應(yīng)鏡面、透明、半透明、膜層、金屬粗糙面、多層玻璃等材料表面，支持485、USB、以太網(wǎng)、模擬量的數(shù)據(jù)傳輸接口。 光譜共焦技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像和分析。高精度光譜共焦答疑解惑

光譜共焦技術(shù)具有軸向按層分析功能。平面度測量 光譜共焦原理

光譜共焦技術(shù)是一種高精度、非接觸的光學(xué)測量技術(shù)，將軸向距離與波長的對應(yīng)關(guān)系建立了一套編碼規(guī)則。作為一種亞微米級、迅速精確測量的傳感器，基于光譜共焦技術(shù)的傳感器已廣應(yīng)用于表面微觀形狀、厚度測量、位移測量、在線監(jiān)控和過程管控等工業(yè)測量領(lǐng)域。隨著光譜共焦傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，它在微電子、線寬測量、納米測試、超精密幾何量測量和其他領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更加廣。光譜共焦技術(shù)是在共焦顯微術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，無需軸向掃描，可以直接利用波長對應(yīng)軸向距離信息，大幅提高測量速度。平面度測量 光譜共焦原理