光譜共焦測(cè)量技術(shù)由于其具有測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而被大量應(yīng)用于工業(yè)級(jí)測(cè)量。讓我們先來(lái)看一下光譜共焦技術(shù)的起源和光譜共焦技術(shù)在精密幾何量計(jì)量測(cè)試中的成熟典型應(yīng)用。共焦顯微術(shù)的概念首先是由美國(guó)的 Minsky 于 1955年提出, 其利用共焦原理搭建臺(tái)共焦顯微鏡, 并于1957年申請(qǐng)了專(zhuān)利。自20世紀(jì)90年代, 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展, 共焦顯微術(shù)成了研究的熱點(diǎn)，得到快速的發(fā)展。光譜共焦技術(shù)是在共焦顯微術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),其無(wú)需軸向掃描, 直接由波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)軸向距離信息, 從而大幅提高測(cè)量速度。 而基于光譜共焦技術(shù)的傳感器是近年來(lái)出現(xiàn)的一種高精度、 非接觸式的新型傳感器, 目前精度上可達(dá)nm量級(jí)。 共焦測(cè)量術(shù)由于其高精度、允許被測(cè)表面有更大的傾斜角、測(cè)量速度快、實(shí)時(shí)性高、對(duì)被測(cè)表面狀況要求低、以及高分辨率的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，迅速成為工業(yè)測(cè)量的熱門(mén)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(cè)量等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。光譜共焦技術(shù)可以對(duì)生物和材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。高速光譜共焦排名
在實(shí)踐中，光譜共焦位移傳感器可用于很多方面，如：利用獨(dú)特的光譜共焦測(cè)量原理，憑借一只探頭就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃等透明材料進(jìn)行精確的單向厚度測(cè)量。透明材料上表面及下表面都會(huì)形成不同波長(zhǎng)反射光，通過(guò)計(jì)算可得出透明材料厚度。光譜共焦位移傳感器有效監(jiān)控藥劑盤(pán)以及鋁塑泡罩包裝的填充量。可以使傳感器完成對(duì)被測(cè)表面的精確掃描，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的分辨率。光譜共焦傳感器可以單向?qū)υ噭┢康谋诤襁M(jìn)行測(cè)量,而且對(duì)瓶壁沒(méi)有壓力?？赏ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向反射鏡實(shí)現(xiàn)孔壁的結(jié)構(gòu)檢測(cè)及凹槽深度的測(cè)盤(pán)。（創(chuàng)視智能已推出了90°側(cè)向出光版本探頭，可以直接進(jìn)行深孔和凹槽的測(cè)量）光譜共焦傳感器用于層和玻璃間隙測(cè)且，以確定單層玻璃之間的間隙厚度。高速光譜共焦的原理光譜共焦位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的變形過(guò)程進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)于研究材料的變形行為具有重要意義。
在容器玻璃的生產(chǎn)過(guò)程中，瓶子的圓度和壁厚是重要的質(zhì)量特征。因此，必須檢查這些參數(shù)。任何有缺陷的容器都會(huì)立即被拒絕并返回到玻璃熔體中。高處理速度與防止損壞瓶子的需要相結(jié)合，需要快速的非接觸式測(cè)量程序。而光譜共焦傳感器適合這項(xiàng)測(cè)量任務(wù)。該系統(tǒng)在兩個(gè)點(diǎn)上同步測(cè)量。數(shù)據(jù)通過(guò) EtherCAT 接口實(shí)時(shí)輸出，厚度校準(zhǔn)功能允許在傳感器的整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行精確的厚度測(cè)量。無(wú)論玻璃顏色如何，自動(dòng)曝光控制都可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的測(cè)量。
采用對(duì)比測(cè)試方法，首先對(duì)基于白光共焦光譜技術(shù)的靶丸外表面輪廓測(cè)量精度進(jìn)行了考核，為了便于比較，將原子力顯微鏡輪廓儀的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了偏移。結(jié)果得出，二者的低階輪廓整體相似，局部的輪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確測(cè)量圓周輪廓結(jié)果不一致;此外，白光共焦光譜的信噪比較原子力低，這表明白光共焦光譜適用于靶丸表面低階的輪廓誤差的測(cè)量。從靶丸外表面輪廓原子力顯微鏡輪廓儀測(cè)量數(shù)據(jù)和白光共焦光譜輪廓儀測(cè)量數(shù)據(jù)的功率譜曲線中可以看出，在模數(shù)低于100的功率譜范圍內(nèi)，兩種方法的測(cè)量結(jié)果一致性較好，當(dāng)模數(shù)大于100時(shí)，白光共焦光譜的測(cè)量數(shù)據(jù)大于原子力顯微鏡的測(cè)量數(shù)據(jù)，這也反應(yīng)了白光共焦光譜儀在高頻段測(cè)量數(shù)據(jù)信噪比相對(duì)較差的特點(diǎn)。由于光譜傳感器Z向分辨率比原子力低一個(gè)量級(jí)，同時(shí)，受環(huán)境振動(dòng)、光譜儀采樣率及樣品表面散射光等因素的影響，共焦光譜檢測(cè)數(shù)據(jù)高頻隨機(jī)噪聲可達(dá)100nm左右。光譜共焦技術(shù)可以在不破壞樣品的情況下進(jìn)行分析。
非球面中心偏差的測(cè)量手段主要包括接觸式(百分表)和非接觸式(光學(xué)傳感器)。文章基于自準(zhǔn)直定心原理和光譜共焦位移傳感技術(shù)，對(duì)高階非球面的中心偏差進(jìn)行了非接觸精密測(cè)量。光學(xué)加工人員根據(jù)測(cè)量出的校正量和位置方向?qū)η蛎孢M(jìn)行拋光，使非球面透鏡的中心偏差滿足光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。由于非球面已加工到一定精度要求，因此對(duì)球面的拋光和磨削是糾正非球面透鏡中心偏差的主要方法。利用軸對(duì)稱(chēng)高階非球面曲線的數(shù)學(xué)模型計(jì)算被測(cè)環(huán)D帶的旋轉(zhuǎn)角度θ，即光譜共焦位移傳感器的工作角。光譜共焦三維形貌儀用超大色散線性物鏡組設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。平面度測(cè)量 光譜共焦應(yīng)用
光譜共焦技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察和分析。高速光譜共焦排名
光譜共焦位移傳感器基本原理如圖1所示，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(guò)色散鏡頭進(jìn)行色散，將位移信息轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)信息，使用光譜儀進(jìn)行光譜分解得出波長(zhǎng)的變化信息，再反解得出被測(cè)位移。其中色散鏡頭作為光學(xué)部分完成了波長(zhǎng)和位移的一一映射，實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)和位移之間的編碼轉(zhuǎn)化。光譜儀則實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的測(cè)量及位移反解輸出。當(dāng)光譜信息突破小孔的限制，借助平面光柵、凹面反射鏡進(jìn)行光線的衍射和匯聚，將反射出來(lái)的匯聚光照射在線陣CCD上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，借助光譜信號(hào)采集實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換， 通過(guò)解碼得到位移信息。高速光譜共焦排名