2022-08-24
為什么高精度測(cè)量項(xiàng)目必需要用光譜共焦傳感器？隨著3C產(chǎn)品外型設(shè)計(jì)的飛速更新，材料工藝的不斷升級(jí)，近年來3C產(chǎn)品加工制造過程中的自動(dòng)化測(cè)量越來越多在使用光譜共焦位移傳感器。在手機(jī)后殼、中框段差，LOGO段差，攝像頭段差，2D/3D屏表面輪廓等眾多測(cè)量應(yīng)用中，光譜共焦位移傳感器發(fā)揮了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。中國自動(dòng)化測(cè)量市場把光譜共焦位移傳感器定義為一種高精度可以解決眾多高難度測(cè)量應(yīng)用的新型傳感器。
激光位移傳感器針對(duì)漫反射和鏡面反射表面必須為兩種安裝方式，甚至必須要兩種形式測(cè)頭無法同時(shí)穩(wěn)定測(cè)量不同的反光表面。光譜共焦傳感器不需要針對(duì)每一種材質(zhì)進(jìn)行重新安裝或調(diào)節(jié)，對(duì)于存在多種材質(zhì)的被測(cè)物可以只用一個(gè)傳感器，一種安裝方式穩(wěn)定測(cè)量，不同材質(zhì)交界處也可以穩(wěn)定測(cè)量。光譜共焦位移傳感器擁有非常高的掃描精度，可以測(cè)量粗糙度，符合ISO2587國際標(biāo)準(zhǔn)。激光位移傳感器完全無法實(shí)現(xiàn)粗糙度測(cè)量，日系和國產(chǎn)光譜共焦傳感器因?yàn)楣獍哌^大，分辨率不夠也無法實(shí)現(xiàn)粗糙度測(cè)量。測(cè)量攝像頭、鏡片與托圈、LOGO段差時(shí)，必須使用高端光譜共焦傳感器。
由LED光源射出一束寬光譜的復(fù)色光(呈白色)，通過色散鏡頭發(fā)生光譜色散，量程范圍內(nèi)形成不同波長的單色光。每一個(gè)波長的焦點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)距離值。測(cè)量光射到物體表面被反射回來，只有滿足共聚焦條件的單色光，可以通過小孔被光譜儀感測(cè)到。通過計(jì)算被感測(cè)到的焦點(diǎn)的波長，換算獲得距離值。
角度特性更大
角度特性是指可測(cè)量樣品的最大傾角。激光位移傳感器測(cè)量非平面時(shí)，因回光產(chǎn)生相差無法準(zhǔn)確測(cè)量傾斜或曲面，傳感器采用光譜共焦測(cè)量技術(shù)可以保證即使被測(cè)物存在過大傾角或曲面，也可以進(jìn)行高精度的形狀測(cè)量。針對(duì)漫反射表面共焦位移傳感器測(cè)頭可以達(dá)到±87°，針對(duì)鏡面反射共焦位移傳感器各種測(cè)頭基本都可以達(dá)到±20°以上。日系及國產(chǎn)光譜共焦位移傳感器因?yàn)榇藚?shù)非常低，多數(shù)未明確標(biāo)出。角度特性差會(huì)導(dǎo)致眾多異形位置無法正常測(cè)量。測(cè)量非平面表面，尤其針對(duì)3D玻璃輪廓、點(diǎn)膠膠水高度及高光金屬表面段差時(shí)，必須使用高端光譜共焦傳感器。
測(cè)量光斑更小
激光位移傳感器由于其采用三角測(cè)距原理并且光斑大，測(cè)量段差及間隙時(shí)，存在多面反射導(dǎo)致形狀輪廓失真、邊緣位置異常波動(dòng)、檢測(cè)精度下降等問題。采用光譜共焦測(cè)量技術(shù)且測(cè)量光斑最小可至10μm，可以測(cè)量出清晰的外形輪廓，并且可以保證非常高的測(cè)量精度。
不同材質(zhì)表面可穩(wěn)定測(cè)量
激光位移傳感器針對(duì)漫反射和鏡面反射表面必須為兩種安裝方式，甚至必須要兩種形式測(cè)頭無法同時(shí)穩(wěn)定測(cè)量不同的反光表面。光譜共焦傳感器不需要針對(duì)每一種材質(zhì)進(jìn)行重新安裝或調(diào)節(jié)，對(duì)于存在多種材質(zhì)的被測(cè)物可以只用一個(gè)傳感器，一種安裝方式穩(wěn)定測(cè)量，不同材質(zhì)交界處也可以穩(wěn)定測(cè)量。光譜共焦位移傳感器擁有非常高的掃描精度，可以測(cè)量粗糙度，符合ISO2587國際標(biāo)準(zhǔn)。激光位移傳感器完全無法實(shí)現(xiàn)粗糙度測(cè)量，日系和國產(chǎn)光譜共焦傳感器因?yàn)楣獍哌^大，分辨率不夠也無法實(shí)現(xiàn)粗糙度測(cè)量。測(cè)量攝像頭、鏡片與托圈、LOGO段差時(shí)，必須使用高端光譜共焦傳感器。
可運(yùn)動(dòng)中編碼器同步硬觸發(fā)
光譜共焦測(cè)量技術(shù)因其卓越的分辨率從研發(fā)之初就是作為一種掃描測(cè)量的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中掃描測(cè)量，不像是傳統(tǒng)激光位移傳感器只能做定點(diǎn)高度測(cè)量。中國自動(dòng)化行業(yè)的設(shè)備商還未完全實(shí)現(xiàn)通過在運(yùn)動(dòng)過程中給硬件I/O觸發(fā)或者讀取編碼器信號(hào)的方式進(jìn)行全速的運(yùn)動(dòng)中測(cè)量。擁有自己的編碼器轉(zhuǎn)換和分頻模塊，可以將編碼器差分或單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成I/O觸發(fā)給傳感器，同時(shí)解決傳統(tǒng)方式使用軟觸發(fā)測(cè)量效率低、穩(wěn)定性差以及同步性差的問題，讓客戶輕松實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中測(cè)量。
可解決空間和測(cè)量區(qū)域限制
傳統(tǒng)激光位移傳感器利用三角測(cè)距法，監(jiān)測(cè)感光元件上的反光光點(diǎn)位置變化來測(cè)量距離的變化。其最大的弊端就是接收端同發(fā)射端不在同一位置，非常容易受到空間中各個(gè)表面的反射干擾。在使用中需要針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行苛刻的角度傾斜或者方向的旋轉(zhuǎn)。傳感器為共焦光路，無方向限制，在相同安裝條件下，可在所有方向進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量，在測(cè)量一些盲孔、窄縫等狹小的被測(cè)區(qū)域時(shí)必須使用高端光譜共焦傳感器。
不使用移動(dòng)平均
傳統(tǒng)的激光位移傳感器在數(shù)據(jù)顯示輸出時(shí)都需要加1024次甚至更高的移動(dòng)平均，來解決被測(cè)物多重反射誘發(fā)的測(cè)量值跳動(dòng)，及傳感頭的朝向和測(cè)量線的方向偏差造成相差導(dǎo)致的測(cè)量值波動(dòng)問題。移動(dòng)平均會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度劣化，掃描形狀嚴(yán)重失真。光譜共焦技術(shù)的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的激光位移傳感器，光譜共焦位移傳感器均采用無移動(dòng)平均模式顯示和輸出測(cè)量值。日系及國產(chǎn)光譜共焦位移傳感器因?yàn)樽陨矸€(wěn)定性差，也都需要加1024次甚至更高的移動(dòng)平均來讓測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定。需要掃描識(shí)別劃痕、拐點(diǎn)邊沿等真實(shí)表面形貌時(shí)，必須使用高端光譜共焦傳感器。
有強(qiáng)大的技術(shù)支持
光譜共焦位移傳感器擁有超強(qiáng)的測(cè)量能力，但是需要專業(yè)人員給予正確的軟件及電氣方案設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)。部分傳感器廠家因?yàn)闊o法提供專業(yè)的技術(shù)方案和支持而導(dǎo)致自動(dòng)化設(shè)備商眾多項(xiàng)目上未將光譜共焦位移傳感器的測(cè)量能力發(fā)揮到極致。沒有大批的純銷售人員，更多的是可以去客戶現(xiàn)場真正懂得電氣知識(shí)可以接線調(diào)機(jī)的工程師，可以到客戶現(xiàn)場直接給客戶編寫程序的工程師。
光譜共焦位移傳感器在產(chǎn)生之初主要應(yīng)用于一些實(shí)驗(yàn)室的離線高精度測(cè)量。隨著自動(dòng)化測(cè)量要求的不斷提高，光譜共焦位移傳感器逐步被應(yīng)用到自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備上，14年初歐洲共焦位移傳感器廠商還未將中國市場放入眼中，他們認(rèn)為中國市場用量只占其全球市場的20%左右，光譜共焦位移傳感器更多是在歐美的汽車和手表等高附加值產(chǎn)品的自動(dòng)化測(cè)量中使用。T
