内径测量 光谱共焦测量方法

光谱共焦技术是一种高精度、非接触的光学测量技术，将轴向距离与波长的对应关系建立了一套编码规则。作为一种亚微米级、迅速精确测量的传感器，基于光谱共焦技术的传感器已广应用于表面微观形状、厚度测量、位移测量、在线监控和过程管控等工业测量领域。随着光谱共焦传感技术的不断发展，它在微电子、线宽测量、纳米测试、超精密几何量测量和其他领域的应用将会更加广。光谱共焦技术是在共焦显微术基础上发展而来，无需轴向扫描，可以直接利用波长对应轴向距离信息，大幅提高测量速度。光谱共焦技术在医疗器械制造中可以用于医疗器械的精度检测和测量。内径测量 光谱共焦测量方法

根据对光谱共焦位移传感器原理的理解和分析，可以得出理想的镜头应具备以下性能：首先，产生较大的轴向色差，通常需要对镜头进行消色差措施，而该传感器需要利用色差进行测量，需要将其扩大化；其次，产生轴向色差后，焦点在轴上会因单色光的球差问题而导致光谱曲线响应的FWHM（半峰全宽）变大，影响分辨率；同时，为确保单色光在轴上汇聚到单一点，需要控制其球差；为保证传感器的线性度并平衡其各聚焦位置的灵敏度，焦点位置应尽量与波长成线性关系。高精度光谱共焦的精度光谱共焦技术具有精度高、效率高等优点。

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。

本文提出了一种基于高精度光谱共焦位移传感技术的表面粗糙度集成在线测量方法，适用于一种特殊材料异型结构零件内曲面的表面粗糙度测量要求。该方法利用三坐标测量机平台对零件进行轮廓扫描，并记录测量扫描位置的空间横坐标，然后根据空间坐标关系，将微观高度信息和采样点组合成微观轮廓，通过高斯滤波和评价得到表面粗糙度信息。三坐标测量机具有通用性强、精度可靠，自动化程度高等优点，这种方法可以实现在线测量，提高测量效率和精度。  光谱共焦技术有着较大的应用前景。

光谱共焦传感器是专为需要高精度测量任务而设计的，通常应用于研发任务、实验室和医疗、半导体制造、玻璃生产和塑料加工。除了对高反射、有光泽的金属部件进行距离测量以外，这些传感器还可用于测量深色、漫反射材料、以及透明薄膜、板或层的单面厚度测量。传感器还受益于较大的间隔距离（高达100毫米），从而为用户在使用传感器的各种应用方面提供更大的灵活性。另外，传感器的倾斜角度已显着增加，这在测量表面特征的变化时带来更好的性能。光谱共焦技术将对未来的科学研究和产业发展产生重大影响。内径测量 光谱共焦测量方法

光谱共焦技术具有轴向按层分析功能，精度可以达到纳米级别。内径测量 光谱共焦测量方法

本文通过对比测试方法，考核了基于白光共焦光谱技术的靶丸外表面轮廓测量精度。图5(a)比较了原子力显微镜轮廓仪和白光共焦光谱轮廓仪测量曲线，二者低阶轮廓整体相似性高，但在靶丸赤道附近的高频段轮廓测量上存在一定的偏差。此外，白光共焦光谱的信噪比也相对较低，只适合测量靶丸表面低阶的轮廓误差。图5(b)比较了原子力显微镜轮廓仪测量数据和白光共焦光谱轮廓仪测量数据的功率谱曲线，发现两种方法在模数低于100的功率谱范围内测量结果一致性较好，但当模数大于100时，白光共焦光谱的测量数据大于原子力显微镜的测量数据，这反映了白光共焦光谱仪在高频段测量数据信噪比相对较差的特点。由于共焦光谱检测数据受多种因素影响，高频随机噪声可达100nm左右。内径测量 光谱共焦测量方法