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为什么高精度测量项目必需要用光谱共焦传感器?

发布时间:2022-08-24 浏览:51次 责任编辑:立仪科技

  为什么高精度测量项目必需要用光谱共焦传感器?随着3C产品外型设计的飞速更新,材料工艺的不断升级,近年来3C产品加工制造过程中的自动化测量越来越多在使用光谱共焦位移传感器。在手机后壳、中框段差,LOGO段差,摄像头段差,2D/3D屏表面轮廓等众多测量应用中,光谱共焦位移传感器发挥了其独特的优势。中国自动化测量市场把光谱共焦位移传感器定义为一种高精度可以解决众多高难度测量应用的新型传感器。


  激光位移传感器针对漫反射和镜面反射表面必须为两种安装方式,甚至必须要两种形式测头无法同时稳定测量不同的反光表面。光谱共焦传感器不需要针对每一种材质进行重新安装或调节,对于存在多种材质的被测物可以只用一个传感器,一种安装方式稳定测量,不同材质交界处也可以稳定测量。光谱共焦位移传感器拥有非常高的扫描精度,可以测量粗糙度,符合ISO2587国际标准。激光位移传感器完全无法实现粗糙度测量,日系和国产光谱共焦传感器因为光斑过大,分辨率不够也无法实现粗糙度测量。测量摄像头、镜片与托圈、LOGO段差时,必须使用高端光谱共焦传感器。



  由LED光源射出一束宽光谱的复色光(呈白色),通过色散镜头发生光谱色散,量程范围内形成不同波长的单色光。每一个波长的焦点都对应一个距离值。测量光射到物体表面被反射回来,只有满足共聚焦条件的单色光,可以通过小孔被光谱仪感测到。通过计算被感测到的焦点的波长,换算获得距离值。


  角度特性更大


  角度特性是指可测量样品的最大倾角。激光位移传感器测量非平面时,因回光产生相差无法准确测量倾斜或曲面,传感器采用光谱共焦测量技术可以保证即使被测物存在过大倾角或曲面,也可以进行高精度的形状测量。针对漫反射表面共焦位移传感器测头可以达到±87°,针对镜面反射共焦位移传感器各种测头基本都可以达到±20°以上。日系及国产光谱共焦位移传感器因为此参数非常低,多数未明确标出。角度特性差会导致众多异形位置无法正常测量。测量非平面表面,尤其针对3D玻璃轮廓、点胶胶水高度及高光金属表面段差时,必须使用高端光谱共焦传感器。


  测量光斑更小


  激光位移传感器由于其采用三角测距原理并且光斑大,测量段差及间隙时,存在多面反射导致形状轮廓失真、边缘位置异常波动、检测精度下降等问题。采用光谱共焦测量技术且测量光斑最小可至10μm,可以测量出清晰的外形轮廓,并且可以保证非常高的测量精度。


  不同材质表面可稳定测量


  激光位移传感器针对漫反射和镜面反射表面必须为两种安装方式,甚至必须要两种形式测头无法同时稳定测量不同的反光表面。光谱共焦传感器不需要针对每一种材质进行重新安装或调节,对于存在多种材质的被测物可以只用一个传感器,一种安装方式稳定测量,不同材质交界处也可以稳定测量。光谱共焦位移传感器拥有非常高的扫描精度,可以测量粗糙度,符合ISO2587国际标准。激光位移传感器完全无法实现粗糙度测量,日系和国产光谱共焦传感器因为光斑过大,分辨率不够也无法实现粗糙度测量。测量摄像头、镜片与托圈、LOGO段差时,必须使用高端光谱共焦传感器。


  可运动中编码器同步硬触发


  光谱共焦测量技术因其卓越的分辨率从研发之初就是作为一种扫描测量的传感器,可以实现运动中扫描测量,不像是传统激光位移传感器只能做定点高度测量。中国自动化行业的设备商还未完全实现通过在运动过程中给硬件I/O触发或者读取编码器信号的方式进行全速的运动中测量。拥有自己的编码器转换和分频模块,可以将编码器差分或单端信号转换成I/O触发给传感器,同时解决传统方式使用软触发测量效率低、稳定性差以及同步性差的问题,让客户轻松实现运动中测量。


  可解决空间和测量区域限制


  传统激光位移传感器利用三角测距法,监测感光元件上的反光光点位置变化来测量距离的变化。其最大的弊端就是接收端同发射端不在同一位置,非常容易受到空间中各个表面的反射干扰。在使用中需要针对现实情况进行苛刻的角度倾斜或者方向的旋转。传感器为共焦光路,无方向限制,在相同安装条件下,可在所有方向进行移动测量,在测量一些盲孔、窄缝等狭小的被测区域时必须使用高端光谱共焦传感器。


  不使用移动平均


  传统的激光位移传感器在数据显示输出时都需要加1024次甚至更高的移动平均,来解决被测物多重反射诱发的测量值跳动,及传感头的朝向和测量线的方向偏差造成相差导致的测量值波动问题。移动平均会导致测量精度劣化,扫描形状严重失真。光谱共焦技术的稳定性远远高于传统的激光位移传感器,光谱共焦位移传感器均采用无移动平均模式显示和输出测量值。日系及国产光谱共焦位移传感器因为自身稳定性差,也都需要加1024次甚至更高的移动平均来让测量数据稳定。需要扫描识别划痕、拐点边沿等真实表面形貌时,必须使用高端光谱共焦传感器。


  有强大的技术支持


  光谱共焦位移传感器拥有超强的测量能力,但是需要专业人员给予正确的软件及电气方案设计才能实现。部分传感器厂家因为无法提供专业的技术方案和支持而导致自动化设备商众多项目上未将光谱共焦位移传感器的测量能力发挥到极致。没有大批的纯销售人员,更多的是可以去客户现场真正懂得电气知识可以接线调机的工程师,可以到客户现场直接给客户编写程序的工程师。


  光谱共焦位移传感器在产生之初主要应用于一些实验室的离线高精度测量。随着自动化测量要求的不断提高,光谱共焦位移传感器逐步被应用到自动化测量设备上,14年初欧洲共焦位移传感器厂商还未将中国市场放入眼中,他们认为中国市场用量只占其全球市场的20%左右,光谱共焦位移传感器更多是在欧美的汽车和手表等高附加值产品的自动化测量中使用。T