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Case 激光位移

光譜共焦傳感器應(yīng)用于激光加工部件的紋理和表面光潔度測量

日期： 2022-03-15
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非接觸式共焦位移傳感器如何幫助公司以納米分辨率檢查 MEMS 結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和表面形貌。

光譜共焦傳感器應(yīng)用于激光加工部件的紋理和表面光潔度測量

最新的共焦色度傳感器具有極高的靈敏度和亞微米分辨率，在生產(chǎn)期間或后期檢查 MEMS 結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和表面形貌方面具有顯著優(yōu)勢。這些傳感器可以集成到線性 XY 平臺、機(jī)床或具有閉環(huán)反饋控制的專用檢測系統(tǒng)。

光譜共焦傳感器如何工作？

共焦色度測量原理通過使用多透鏡光學(xué)系統(tǒng)將多色白光聚焦到目標(biāo)表面來工作。透鏡的排列方式是通過控制色差（像差）將白光分散成單色光。工廠校準(zhǔn)為每個波長分配了一定的偏差（特定距離）。

只有精確聚焦在目標(biāo)表面或材料上的波長才能用于測量。從目標(biāo)表面反射的這種光通過共焦孔徑到達(dá)光譜儀，該光譜儀檢測并處理光譜變化。

共焦測量提供納米分辨率并且?guī)缀酹毩⒂谀繕?biāo)材料運行。在整個傳感器的測量范圍內(nèi)，實現(xiàn)了一個非常小的、恒定的光斑尺寸，通常 <10 μm。微型徑向和軸向共焦版本可用于測量鉆孔或鉆孔的內(nèi)表面，以及測量窄孔、小間隙和空腔。

檢查高反射和暗漫反射表面

精密激光微加工工廠正受益于非接觸式共焦色度傳感器的使用。例如，英國的 OpTek Systems 公司已在其多臺激光加工機(jī)上安裝了非接觸式共焦色度傳感器。這些高精度共焦位移傳感器能夠測量困難材料的表面光潔度和凹槽深度，范圍從高反射鏡面到深色漫射表面。

OpTek 制造的機(jī)器需要以極高的公差工作，通常達(dá)到亞微米精度。這意味著安裝在這些機(jī)器上的任何測量和檢查系統(tǒng)也需要以這些精度水平運行。在最近的一個項目中，OpTek 在其機(jī)器的原位測量能力方面遇到了一些挑戰(zhàn)，需要以 0.25 微米的精度測量盤形元件表面激光蝕刻特征的深度，以及以小于 0.1 微米的精度測量這些組件的表面光潔度 [Ra]。

這些相同的測量系統(tǒng)還需要應(yīng)對組件的紋理和表面光潔度的變化，這些組件可能是高精度空氣軸承或密封件。通常，這些組件由金屬或硬質(zhì)陶瓷（例如碳化硅或碳化鎢）加工而成，因此傳感器需要在黑暗的漫反射表面以及閃亮的反射鏡面表面上進(jìn)行測量。尋找能夠為 OpTek 提供一種滿足這些要求的傳感器的供應(yīng)商被證明具有挑戰(zhàn)性。

OpTek 確實考慮使用一些通常用于離線測量的基于接觸的觸針測量系統(tǒng)，但將這些相當(dāng)精密的接觸式探頭傳感器集成到機(jī)器的自動化環(huán)境中的實用性存在問題。

此外，非接觸式探頭能夠以小公差測量一系列不同尺寸和形狀的零件和特征，無論是深度還是橫向，而不用擔(dān)心機(jī)械碰撞，這使得非接觸式方法非常有吸引力。此外，避免探頭尖端清潔和更換的能力提供了更可靠和穩(wěn)定的長期解決方案。

OpTek 考慮了各種非接觸式位移測量原理，包括激光三角測量傳感器。然而，得出的結(jié)論是，激光傳感器無法提供該應(yīng)用所需的測量精度，尤其是當(dāng)表面從暗色、漫反射變?yōu)楦叻瓷鋾r。

非接觸式共焦位移傳感器。這些傳感器受益于較大的間隔距離（高達(dá) 100 毫米），為用戶提供了更大的靈活性，可用于各種應(yīng)用。此外，傳感器的傾斜角度已顯著增加，這在測量不斷變化的表面特征時提供了更好的性能。

增加實際價值


OpTek 機(jī)器，實際上是一般的激光機(jī)器，已經(jīng)具有需要測量的組件的視線，因此在該目標(biāo)附近安裝共焦傳感器相對簡單。共焦傳感器可以遠(yuǎn)離激光加工過程產(chǎn)生的碎片場，然后幾乎實時測量結(jié)果。

此外，能夠為其客戶提供具有現(xiàn)場測量能力的激光加工機(jī)器，以應(yīng)對困難的、不斷變化的表面紋理，為 OpTek 產(chǎn)品增加了真正的價值。這些傳感器能夠測量以前超出 OpTek 能力的組件和表面特征，這反過來又為在其機(jī)器上提供新的質(zhì)量保證功能開辟了很多空間。

結(jié)束語


蘇州創(chuàng)視智能技術(shù)專注于超精密測量檢測技術(shù)領(lǐng)域，主營光譜共焦位移傳感器、激光位移傳感器等高端智能傳感器的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售業(yè)務(wù)。

TS-C系列光譜共焦位移傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)0.025 μm的重復(fù)精度，±0.02% of F.S.的線性精度，10kHz的測量速度，以及±60°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。

產(chǎn)品型號支持根據(jù)客戶需求定制，定制參數(shù)范圍包括參考距離1~150mm，測量范圍0.1~50mm，測量角度±5°~65°，光斑直徑1~100 μm，橫向分辨率0.5~50 μm，縱向分辨率4~2000nm，采樣頻率最高30kHz
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    2024 - 11 - 24
    樣品檢查報告書添加圖片注釋，不超過 140 字（可選）□ 全部可檢出 □ 全部可檢出（存在過度判定） ■ 部分可檢出（6個孔中有2個可檢出） □ 不可檢出 □ 需要追加檢查檢查結(jié)果】由于未收到客戶對于本次檢查對象孔洞的判定結(jié)果，我們已通過?視確認(rèn)將可?的劃痕作為缺陷進(jìn)?了檢測。在6個被檢孔洞中，有2個孔洞通過?視檢測到了可?的劃痕。剩余的4個孔洞，?論是通過?視還是數(shù)據(jù)分析，均未發(fā)現(xiàn)劃痕或其他缺陷，因此未檢出。（請參考第5?及之后的成像數(shù)據(jù)）【制造商意?】請客戶也確認(rèn)本次檢測出的缺陷部位是否符合缺陷規(guī)格，即這些是否確實為應(yīng)檢出的缺陷。另外，在檢測出缺陷的第②和第⑤個?作件中，還存在對?缺陷部位的誤檢。如果是在清洗前的狀態(tài)下進(jìn)?檢查，由于污垢的附著，可能會導(dǎo)致難以捕捉到真正的缺陷部位，或者像本次?樣，將污垢誤判為缺陷。因此，如果考慮引?系統(tǒng)進(jìn)?檢測，請考慮將其安排在清洗后的?序中進(jìn)?。此外，關(guān)于④A和④B兩個孔洞，由于本次提供了切割?作件作為樣本，因此能夠進(jìn)?拍攝。但在正規(guī)產(chǎn)品中，可能會因為探頭?架等部件的接觸??法進(jìn)?全?度的檢查?？紤]到實際的檢查環(huán)境，我們認(rèn)為有必要評估在產(chǎn)品狀態(tài)下進(jìn)?檢查的可?性。（詳情請參閱第3?）【后續(xù)推進(jìn)?案】基于本次結(jié)果，如果您考慮引?內(nèi)孔瑕疵檢測系統(tǒng)，我們?先建議在圖紙上評估④A和④B部位在產(chǎn)品狀態(tài)下是否可以進(jìn)?檢查，并隨后進(jìn)?n次追加驗證（有償）。在...
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    2020 - 09 - 14
    現(xiàn)如今在很多的行業(yè)里面都離不開激光位移傳感器的應(yīng)用，因為這種特殊激光位移傳感器特點?是能夠?qū)﹂L度以及方位等來進(jìn)行高精度的準(zhǔn)確測量，而且用起來簡便且很耐用所以受到了無數(shù)用戶們的認(rèn)可。而面對市場上眾多的激光位移傳感器品牌用戶們究竟該怎么去選擇呢？一、根據(jù)需要測量的目標(biāo)結(jié)構(gòu)與材質(zhì)進(jìn)行選擇激光位移傳感器雖然有著強(qiáng)大的測量功能，但是對于測量的目標(biāo)結(jié)構(gòu)與材質(zhì)也是有著相應(yīng)的需求的，因為激光位移傳感器的測量過程是需要一個完整三角光路的，如果被測量目標(biāo)的表面凹入不平就會造成三角光路無法形成，這樣的話自然也就無法順利的得到測量數(shù)據(jù)了。如果被測量目標(biāo)的表面吸光這樣也是無法形成完整三角光路進(jìn)而無法完成測量工作的，因此用戶們在選擇激光位移傳感器產(chǎn)品之時應(yīng)著重考慮到這些問題才行。二、根據(jù)參數(shù)指標(biāo)的實際要求進(jìn)行選擇激光位移傳感器如今在制造業(yè)內(nèi)有著很多的應(yīng)用特別是對電子行業(yè)更是如此，而在選擇這種產(chǎn)品時也應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體所需的參數(shù)指標(biāo)的來進(jìn)行針對性選擇才行。事實上這里所說的參數(shù)及指包含的面比較廣比如說分辨率還有測量的速率等，因為對零部件生產(chǎn)的要求越是精密那么對它的要求也自然要更高也只有這樣才能生產(chǎn)制造出真正的好產(chǎn)品。雖然激光位移傳感器功能眾多在生產(chǎn)過程當(dāng)中的重要性是很明顯的，但是在選擇激光位移傳感器的時候還是不能盲目應(yīng)當(dāng)遵循著上述這兩個方面的原則，只有這樣才能在眾多的激光位移傳感器品牌當(dāng)中順利地找到更能夠滿足自身實際需...
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激光測振技術(shù)：旋轉(zhuǎn)機(jī)械檢測的核心手段 2024 - 12 - 22 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運行過程中，振動情況直接關(guān)乎其性能與安全。激光測振動傳感器憑借其獨特優(yōu)勢，成為該領(lǐng)域不可或缺的檢測利器。它采用非接觸式測量，有效避免了對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的物理干擾，確保測量的精準(zhǔn)性。其高精度的特性，能夠捕捉到極其微小的振動變化，為故障診斷提供可靠依據(jù)。廣泛的應(yīng)用范圍涵蓋了電機(jī)、風(fēng)機(jī)、軸承等各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械，在能源、化工、機(jī)械制造等眾多行業(yè)都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過實時監(jiān)測振動數(shù)據(jù)，可及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，預(yù)防設(shè)備故障，保障生產(chǎn)的連續(xù)性與穩(wěn)定性，大大降低維修成本與停機(jī)風(fēng)險。工作原理：激光與振動的深度互動激光測振動傳感器基于激光多普勒效應(yīng)工作。當(dāng)激光照射到旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動表面時，由于物體表面的振動，反射光的頻率會發(fā)生多普勒頻移。設(shè)激光源發(fā)射的激光頻率為，物體表面振動速度為，激光波長為，則多普勒頻移可由公式計算得出。通過精確測量多普勒頻移，就能得到物體表面的振動速度，進(jìn)而獲取振動信息。與傳統(tǒng)測量原理相比，激光多普勒測振具有顯著優(yōu)勢。傳統(tǒng)的接觸式測量方法，如壓電式傳感器，需要與被測物體直接接觸，這不僅會對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運行產(chǎn)生一定干擾，還可能因安裝問題影響測量精度，而且在高速旋轉(zhuǎn)或微小振動測量時，接觸式傳感器的響應(yīng)速度和精度受限。而激光測振傳感器采用非接觸式測量，避免了對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的物理干擾，可實現(xiàn)高精度、寬頻帶的測量，適用于各種復(fù)雜工況下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動測量。實驗設(shè)置：精準(zhǔn)測量的基石（一）微型激光多普勒測...
光譜共焦位移傳感器的那些事兒 2024 - 12 - 22 **光譜共焦傳感器是一種具有高精度、高效以及非接觸等技術(shù)優(yōu)勢的新型幾何量精密測量傳感器。以下將對光譜共焦傳感器進(jìn)行詳細(xì)介紹。****一、光譜共焦傳感器的工作原理**光譜共焦傳感器利用不同波長的光在被測物體表面反射后，通過色散物鏡聚焦在不同位置，從而建立位移和波長之間的關(guān)系。光源發(fā)出的光經(jīng)過色散物鏡后，不同波長的光聚焦在不同的軸向位置。當(dāng)被測物體處于某一特定波長的焦點位置時，該波長的光被反射回傳感器，通過成像光譜儀檢測到該波長的光，從而確定被測物體的位置。**二、光譜共焦傳感器的組成部分**1. **光源**：通常為寬光譜光源，能夠提供一定波長范圍的光。例如，在一些研究中提到的寬光譜光源可以覆蓋特定的波長范圍，以滿足不同測量需求。2. **色散物鏡**：是光譜共焦傳感器的關(guān)鍵組成部分之一。它能夠?qū)⒉煌ㄩL的光聚焦在不同的軸向位置，從而實現(xiàn)對被測物體位置的精確測量。設(shè)計色散物鏡時，需要考慮多個因素，如測量范圍、圖像空間數(shù)值孔徑、軸向響應(yīng)等。例如，有研究設(shè)計的色散物鏡測量范圍為 2mm，圖像空間數(shù)值孔徑為 0.3，軸向響應(yīng) FWHM 優(yōu)于 5μm，分辨率較高，并且波長與位移之間的判定系數(shù)優(yōu)于 0.9，線性關(guān)系良好。3. **成像光譜儀**：用于檢測反射回來的光，并確定其波長。在一些研究中，采用棱鏡 - 光柵分光的方式對成像光譜儀的后端進(jìn)行模擬和分析，消除了成像光譜儀中的譜線彎曲。**三、...
光譜共焦位移傳感器制造技術(shù)詳解 2024 - 12 - 11 摘要光譜共焦位移傳感器是一種高精度、非接觸式的光電位移傳感器，廣泛應(yīng)用于光學(xué)鏡片檢測、半導(dǎo)體制造、醫(yī)療器械生產(chǎn)等多個領(lǐng)域。本文詳細(xì)闡述了光譜共焦位移傳感器的制造技術(shù)，包括生產(chǎn)技術(shù)細(xì)節(jié)、工藝流程以及需要注意的具體事項，為相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)提供參考。引言隨著精密儀器制造業(yè)的發(fā)展，對于工業(yè)生產(chǎn)測量的要求越來越高。光譜共焦位移傳感器以其高精度、非接觸式、實時無損檢測等特性，成為解決這一問題的有效手段。本文旨在詳細(xì)介紹光譜共焦位移傳感器的制造技術(shù)，包括關(guān)鍵零部件的選擇、生產(chǎn)工藝流程以及制造過程中需要注意的事項。一、光譜共焦位移傳感器的基本原理光譜共焦位移傳感器由光源、分光鏡、光學(xué)色散鏡頭組、小孔以及光譜儀等部分組成。傳感器通過色散鏡頭將位移信息轉(zhuǎn)換成波長信息，再利用光譜儀進(jìn)行光譜分解，反解得出被測位移。其中，色散鏡頭作為光學(xué)部分完成了波長和位移的一一映射，是傳感器的核心部件。二、關(guān)鍵零部件的選擇1. 光源選擇白光LED作為光源，其光譜分布范圍廣泛，能夠滿足不同測量需求。同時，白光LED具有壽命長、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，適合用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。2. 色散鏡頭色散鏡頭是光譜共焦位移傳感器的關(guān)鍵部件，其性能直接影響傳感器的測量精度和分辨率。在選擇色散鏡頭時，需要考慮其軸向色散與波長之間的線性度、色散范圍以及鏡頭材料等因素。3. 光譜儀光譜儀用于接收通過小孔的光信號，并確定其波長，從而實現(xiàn)位移分辨。在選擇...
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