高像素傳感器設(shè)計(jì)方案取決于的光對(duì)焦水平，要求嚴(yán)格圖象室內(nèi)空間NA的眼鏡片。另一方面，光譜共焦位移傳感器的屏幕分辨率通常采用光譜抗壓強(qiáng)度的全半寬來精確測量。高NA能夠降低半寬，提高分辨率。因而，在設(shè)計(jì)超色差攝像鏡頭時(shí)，NA應(yīng)盡可能高的。高圖象室內(nèi)空間NA能提高傳感器系統(tǒng)的燈源使用率，使待測表層輪廊以比較大視角或一定方向歪斜?？墒?，NA的提高也會(huì)導(dǎo)致球差擴(kuò)大，并產(chǎn)生電子光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化難度。傳感器檢測范圍主要是由超色差鏡片的縱向色差確定。因?yàn)楣庾V儀在各個(gè)波長的像素一致，假如縱向色差與波長之間存在離散系統(tǒng)，這類離散系統(tǒng)也會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)器在各個(gè)波長的像素或敏感度存在較大差別，危害傳感器特性?？v向色差與波長的線性相關(guān)選用線形相關(guān)系數(shù)來精確測量，必須接近1。一般有兩種方法能夠形成充足強(qiáng)的色差：運(yùn)用玻璃的當(dāng)然散射;應(yīng)用衍射光學(xué)元器件(DOE)。除開生產(chǎn)制造難度高、成本相對(duì)高外，當(dāng)能見光根據(jù)時(shí)，透射耗損也非常高。光譜共焦技術(shù)可以在不破壞樣品的情況下進(jìn)行分析。浙江光譜共焦生產(chǎn)商

三坐標(biāo)測量機(jī)是加工現(xiàn)場常用的高精度產(chǎn)品尺寸及形位公差檢測設(shè)備，其具有通用性強(qiáng)，精確可靠等優(yōu)點(diǎn)。本文面向一種特殊材料異型結(jié)構(gòu)零件內(nèi)曲面的表面粗糙度測量要求，提出一種基于高精度光譜共焦位移傳感技術(shù)的表面粗糙度集成在線測量方法，利用工業(yè)現(xiàn)場常用的三坐標(biāo)測量機(jī)平臺(tái)執(zhí)行輪廓掃描，并記錄測量掃描位置實(shí)時(shí)空間橫坐標(biāo)，根據(jù)空間坐標(biāo)關(guān)系，將測量掃描區(qū)域的微觀高度信息和掃描采樣點(diǎn)組織映射為微觀輪廓，經(jīng)高斯濾波處理和評(píng)價(jià)從而得到測量對(duì)象的表面粗糙度信息。新型光譜共焦成本價(jià)光譜共焦位移傳感器可以應(yīng)用于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、納米技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。

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。傳感器通過色散鏡頭進(jìn)行色散，將位移信息轉(zhuǎn)換成波長信息，使用光譜儀進(jìn)行光譜分解得出波長的變化信息，再反解得出被測位移。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，實(shí)現(xiàn)了波長和位移之間的編碼轉(zhuǎn)化。光譜儀則實(shí)現(xiàn)波長的測量及位移反解輸出。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， 通過解碼得到位移信息。

光譜共焦測量技術(shù)由于其高精度、允許被測表面有更大的傾斜角、測量速度快、實(shí)時(shí)性高、對(duì)被測表面狀況要求低、以及高分辨率的獨(dú)特優(yōu)勢，迅速成為工業(yè)測量的熱門傳感器，在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、半導(dǎo)體制造、表面工程研究、精密測量、3C電子等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。本次測量場景使用的是創(chuàng)視智能TS-C1200光譜共焦傳感頭和CCS控制器。TS-C系列光譜共焦位移傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)0.025μm的重復(fù)精度，±0.02% of F.S.的線性精度， 30kHz的采樣速度，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。光譜共焦技術(shù)的研究和應(yīng)用將推動(dòng)中國科技事業(yè)的發(fā)展。

光譜共焦位移傳感器作為一種新型位移傳感器，因?yàn)槠錅y量精度高，對(duì)于雜光等干擾光線傳感器不敏感具有較強(qiáng)的抵抗能力等特點(diǎn)，應(yīng)用前景十分大量。文章通過對(duì)原理的分析，設(shè)計(jì)了一款色散鏡頭使用H-K9L和H-ZF4A玻璃，采用正負(fù)透鏡組分離結(jié)構(gòu)組合形成鏡頭組，使用凹凸透鏡補(bǔ)償法該鏡，在486,.._,656nm波長范圍內(nèi)，色散范圍約為焦量與波長之間通過線性擬合所得其線性性達(dá)到0.9976，很好的平衡了傳感器各個(gè)聚焦位置的靈敏度，配以合適的光譜儀，傳感器的分辨率可達(dá)到5nm的測量精度。符合設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生了較大的線性軸向色散，在保證大色散范圍的同時(shí)軸向色散與波長之間也存在著好的線性。光譜共焦技術(shù)的研究對(duì)于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。撫順光譜共焦答疑解惑

光譜共焦位移傳感器廣泛應(yīng)用于制造領(lǐng)域，如半導(dǎo)體制造、精密機(jī)械制造等。浙江光譜共焦生產(chǎn)商

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(gè)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)缀跖c目標(biāo)材料分開運(yùn)行。在整個(gè)傳感器的測量范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)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。浙江光譜共焦生產(chǎn)商

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