光谱共焦原理

随着机械加工水平的进步，各种的微小的复杂工件都需要进行精密尺寸测量与轮廓测量，例如：小工件内壁沟槽尺寸、小圆倒角等的测量，对于某些精密光学元件可以进行非接触的轮廓形貌测量，避免在接触测量时划伤光学表面，解决了传统传感器很难解决的测量难题。一些精密光学元件也需要进行非接触的轮廓形貌测量，以避免接触测量时划伤光学表面。这些用传统传感器难以解决的测量难题，均可用光谱共焦传感器搭建测量系统以解决。通过自行塔建的二维纳米测量定位装置，选用光谱其焦传感器作为测头，实现测量超精密零件的二维尺寸，滚针对涡轮盘轮廓度检测的问题，利用光谱共焦式位移传感器使得涡轮盘轮廓度在线检测系统的设计能够得以实现。与此同时，在进行几何量的整体测量过程中，还需要采取多种不同的方式对其结构体系进行优化。从而让几何尺寸的测量更为准确。光谱共焦技术的应用将有助于推动中国科技创新的发展。光谱共焦原理

共焦位移传感器是一种共焦位移传感器,其包括:头单元，其包括共焦光学系统；约束装置，其包括投光用光源，所述投光用光源被构造为产生具有多个波长的光；以及光纤线缆，其包括用于将从所述投光用光源出射的光传送到所述头单元的光纤。所述头单元包括光学构件，所述光学构件被构造为在经由所述光纤的端面出射的检测光中引起轴向色像差并且使所述检测光朝向测量对象会聚。所述约束装置包括：分光器，其被构造为在经由所述光学构件照射于所述测量对象的所述检测光中使通过在聚焦于所述测量对象的同时被反射而穿过所述光纤的端面的检测光光谱分散，并且产生受光信号；以及测量约束部，其被构造为基于所述受光信号计算所述测量对象的位移。所述头单元包括显示部。所述测量约束部基于以所述约束装置的至少一个操作状态、表征各波长的受光强度的受光波形和所述位移的测量值为基础的演算结果约束所述显示部的显示。高精度光谱共焦使用方法光谱共焦技术具有精度高、效率高等优点。

背景技术:光学测量与成像技术,通过光源、被测物体和探测器三点共，去除焦点以外的杂散光，得到比传统宽场显微镜更高的横向分辨率，同时由于引入圆孔探测具有了轴向深度层析能力，通过焦平面的上下平移从而得到物体的微观三维空间结构信息。这种三维成像能力使得共焦三维显微成像技背景技术:光学测量与成像技术,通过光源、被测物体和探测器三点共，去除焦点以外的杂散光，得到比传统宽场显微镜更高的横向分辨率，同时由于引入圆孔探测具有了轴向深度层析能力，通过焦平面的上下平移从而得到物体的微观三维空间结构信息。这种三维成像能力使得共焦三维显微成像技术已经广泛应用于医学、材料分析、工业探测及计量等各种不同的领域之中。现有的光学测量术已经广泛应用于医学、材料分析、工业探测及计量等各种不同的领域之中。现有的光学测量与成像技术主要激光成像，其功耗大、成本高，而且精度较差,难以胜任复杂异形表面(如曲面、弧面、凸凹沟槽等)的高精度、稳定检测或者成像的光谱共焦成像技术比激光成像具有更高的精度，而且能够降低功耗和成本但现有的光谱共焦检测设备大都是静态检测,检测效率低，而且难以胜任复杂异形表面。

在实践中，光谱共焦位移传感器可用于很多方面，如：利用独特的光谱共焦测量原理，凭借一只探头就可以实现对玻璃等透明材料进行精确的单向厚度测量。透明材料上表面及下表面都会形成不同波长反射光，通过计算可得出透明材料厚度。光谱共焦位移传感器有效监控药剂盘以及铝塑泡罩包装的填充量。可以使传感器完成对被测表面的精确扫描，实现纳米级的分辨率。光谱共焦传感器可以单向对试剂瓶的壁厚进行测量,而且对瓶壁没有压力。可通过设计转向反射镜实现孔壁的结构检测及凹槽深度的测盘。（创视智能已推出了90°侧向出光版本探头，可以直接进行深孔和凹槽的测量）光谱共焦传感器用于层和玻璃间隙测且，以确定单层玻璃之间的间隙厚度。光谱共焦技术可以测量位移，利用返回光谱的峰值波长位置。

光谱共焦测量技术是共焦原理和编码技术的融合。一个完整的相对高度范畴能够通过使用白光灯灯源照明灯具和光谱仪完成精确测量。光谱共焦位移传感器的精确测量原理如下图1所显示，灯源发出光经过光纤，再通过超色差镜片，超色差镜片能够聚焦在直线光轴上，产生一系列可见光聚焦点。这种可见光聚焦点是连续的，不重合的。当待测物放置检测范围内时，只有一种光波长能够聚焦在待测物表层并反射面，依据激光光路的可逆回到光谱仪，产生波峰焊。全部别的波长也将失去焦点。运用单频干涉仪的校准信息计算待测物体的部位，创建光谱峰处波长偏移的编号。该超色差镜片通过提升，具备比较大的纵向色差，用以在径向分离出来电子光学信号的光谱成份。因而，超色差镜片是传感器关键部件，其设计方案十分重要。光谱共焦技术的研究和应用将推动中国科技事业的发展。光谱共焦原理

光谱共焦技术可以实现对样品的定量分析。光谱共焦原理

在塑料薄膜和透明材料薄厚测量方面，研究人员探讨了光谱共焦传感器在全透明平板电脑平整度测量中由于不同折射率引入的测量误差并进行了补偿，在机器视觉技术方面利用光谱共焦传感器检测透明材料的薄厚及弧形玻璃曲面的薄厚。在外表粗糙度测量方面，研究人员阐述了不同方式测量外表粗糙度的优缺点，并选择了基于光谱共焦传感器的测量方式进行试验，为外表粗糙度的高精密测量提供了一种新方法。研究人员利用小二乘法计算校准误差并进行了离散系统误差测算，以减少光谱共焦传感器校准后的误差，并在不同精度标准器下探寻了光谱共焦传感器的校准误差变化情况，这对于今后光谱共焦传感器的应用和科学研究具有重要意义。光谱共焦原理