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。光譜共焦位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的變形過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于研究材料的力學(xué)行為具有重要意義。大興區(qū)國(guó)產(chǎn)光譜共焦

光譜共焦位移傳感器是一種基于光波長(zhǎng)偏移調(diào)制的非接觸式位移傳感器。它也是一種新型極高精密度、極高可靠性的光學(xué)位移傳感器，近些年對(duì)迅速、精確的非接觸式測(cè)量變得更加關(guān)鍵。光譜共焦位移傳感器不但可以精確測(cè)量偏移，還可用作圓直徑的精確測(cè)量，及其塑料薄膜的折光率和厚度的精確測(cè)量，在電子光學(xué)計(jì)量檢定、光化學(xué)反應(yīng)、生物醫(yī)學(xué)工程電子光學(xué)等領(lǐng)域具備大量應(yīng)用市場(chǎng)前景。光譜共焦位移傳感器的誕生歸功于共聚焦顯微鏡研究。它們工作中原理類似，都基于共焦原理。1955年，馬文·明斯基依據(jù)共焦原理研發(fā)出共焦光學(xué)顯微鏡。接著，Molesini等于1984年給出了光譜深層掃描儀原理，并將其用于表面輪廓儀。后來(lái)在1992年，Browne等人又把它運(yùn)用到共聚焦顯微鏡中，應(yīng)用特殊目鏡造成散射開(kāi)展高度測(cè)量，不用彩色掃描，提升了測(cè)量速度。a.Ruprecht等運(yùn)用透射分束制定了超色差鏡片，a.Miks探討了運(yùn)用與不一樣玻璃材質(zhì)連接的鏡片得到鏡頭焦距與波長(zhǎng)線性關(guān)系的辦法。除開(kāi)具有μm乃至納米技術(shù)屏幕分辨率以外，光譜共焦位移傳感器還具備對(duì)表層質(zhì)量要求低，容許更多的傾斜度和達(dá)到千HZ的輸出功率的優(yōu)勢(shì)。大興區(qū)國(guó)產(chǎn)光譜共焦光譜共焦技術(shù)可以在不同領(lǐng)域的科學(xué)研究中發(fā)揮重要作用。

光譜共焦位移傳感器原理，由光源、透鏡組、控制箱等組成。光源發(fā)出1束白光，透鏡組先將白光發(fā)散成一系列波長(zhǎng)不同的單色光，然后經(jīng)同軸聚焦在一定范圍內(nèi)形成1個(gè)連續(xù)的焦點(diǎn)組，每個(gè)焦點(diǎn)的單色光波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)1個(gè)軸向位置。當(dāng)樣品處于焦點(diǎn)范圍內(nèi)時(shí)，樣品表面將聚焦后的光反射回去。這些反射回來(lái)的光經(jīng)過(guò)與鏡頭組焦距相同的聚焦鏡再次聚焦后通過(guò)狹縫進(jìn)入控制箱中的單色儀。因此，只有焦點(diǎn)位置正好處于樣品表面的單色光才能聚焦在狹縫上。單色儀將該波長(zhǎng)的光分離出來(lái)，由控制箱中的光電組件識(shí)別并 得到樣品的軸向位置。采用高數(shù)值孔徑的聚焦鏡頭可以使傳感器達(dá)到較高分辨率，滿足薄膜厚度分布測(cè)量要求。

表面粗糙度測(cè)量方法具體流程如下:(1)待測(cè)工件定位。將待測(cè)工件平穩(wěn)置于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量平臺(tái)上，調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)紅寶石測(cè)針測(cè)量其空間位置和姿態(tài)，為按測(cè)量工藝要求確定測(cè)量位置提供數(shù)據(jù)。(2)輪廓掃描。測(cè)量機(jī)測(cè)量臂更換掛載光譜共焦傳感器的光學(xué)探頭，驅(qū)動(dòng)探頭運(yùn)動(dòng)至工件測(cè)量位置，調(diào)整光源光強(qiáng)、光譜儀曝光時(shí)間和采集頻率等參數(shù)以保證傳感器處于較好的工作狀態(tài)，編輯掃描步距、速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)后啟動(dòng)輪廓掃描測(cè)量，并在上位機(jī)上同步記錄掃描過(guò)程中的橫向坐標(biāo)和傳感器高度信息，映射成為測(cè)量區(qū)域的二維微觀輪廓。(3)表面粗糙度計(jì)算與評(píng)價(jià)。將掃描獲取的二維微觀輪廓數(shù)據(jù)輸入到輪廓處理算法內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，按照有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的截止波長(zhǎng)，按高斯輪廓濾波方法對(duì)原始輪廓進(jìn)行濾波處理，得到其表面粗糙度輪廓，并計(jì)算出粗糙度輪廓的評(píng)價(jià)中線，再按照表面粗糙度的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算方法得出測(cè)量結(jié)果，得到被測(cè)工件的表面粗糙度信息。光譜共焦透鏡組設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化是光譜共焦技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一。

對(duì)光譜共焦位移傳感器原理進(jìn)行理解與分析得出，想得到的理想鏡頭應(yīng)該具備以下性能：首先需要其產(chǎn)生較大的軸向色差，通常需要對(duì)鏡頭進(jìn)行消色差措施，而對(duì)于此傳感器需要利用其色差進(jìn)行測(cè)量，并且還需將其擴(kuò)大化，其次產(chǎn)生軸向色差后在軸上的焦點(diǎn)會(huì)由于單色光球差的問(wèn)題導(dǎo)致光譜曲線響應(yīng)FWHM(Full Width at Half Maximum)變大，影響分辨率，同時(shí)為確保單色光在軸上匯聚點(diǎn)單一，需要對(duì)其球差進(jìn)行控制， 為使此位移傳感器從原理上保證傳感器的線性度，平衡傳感器各個(gè)聚焦位置的靈敏度，應(yīng)盡量使焦點(diǎn)位置與波長(zhǎng)成線性關(guān)系。光譜共焦厚度檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)厚度的非接觸式測(cè)量。長(zhǎng)寧區(qū)高頻光譜共焦

光譜共焦技術(shù)可以在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮重要作用。大興區(qū)國(guó)產(chǎn)光譜共焦

客戶一直在使用安裝在潔凈室的較好的激光測(cè)量設(shè)備檢查對(duì)齊情況，每個(gè)組件大約需要十分鐘才能完成必要的對(duì)齊檢查，這太長(zhǎng)了?！耙虼?，客戶要求我們開(kāi)發(fā)一種特殊用途的測(cè)試和組裝機(jī)器，以減少校準(zhǔn)檢查所需的時(shí)間?，F(xiàn)在，我們使用機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)將閥門、閥瓣和銷組件轉(zhuǎn)移到專門的自動(dòng)裝配機(jī)中。為了避免由于移動(dòng)機(jī)器人的振動(dòng)引起的任何測(cè)量干擾，我們將光譜共焦位移傳感器安裝在單獨(dú)的框架和支架上，盡管仍然靠近要測(cè)量的部件。該機(jī)器現(xiàn)已經(jīng)過(guò)測(cè)試和驗(yàn)證。大興區(qū)國(guó)產(chǎn)光譜共焦