高采样速率光谱共焦传感器精度

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。光谱共焦技术在汽车制造中可以用于零件的精度检测和测量。高采样速率光谱共焦传感器精度

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 。高采样速率光谱共焦传感器精度光谱共焦技术是一种基于共焦显微镜原理的成像和分析技术。

光谱共焦传感器使用复色光作为光源 ，可以实现微米级精度的漫反射或镜反射被测物体测量功能。此外，光谱共焦位移传感器还可以实现对透明物体的单向厚度测量，其光源和接收光镜为同轴结构，避免光路遮挡，适用于直径4.5mm及以上的孔和凹槽的内部结构测量。在测量透明物体的位移时，由于被测物体的上下两个表面都会反射，传感器接收到的位移信号是通过其上表面计算出来的，可能会引起一定误差。本文分析了平行平板位移测量误差的来源和影响因素。

光谱共焦技术是在共焦显微术基础上发展而来的技术，在测量过程中无需轴向扫描，直接由波长对应轴向距离信息，因此可以大幅提高测量速度。基于光谱共焦技术的传感器是近年来出现的一种高精度、非接触式的新型传感器，精度理论上可达到纳米级。由于光谱共焦传感器对被测表面状况要求低、允许被测表面有更大的倾斜角、测量速度快、实时性高，因此迅速成为工业测量的热门传感器，大量应用于精密定位，薄膜厚度测量、微观轮廓精密测量等领域。本文介绍了光谱共焦技术的原理，并列举了光谱共焦传感器在几何量计量测试中的典型应用。同时，对共焦技术在未来精密测量的进一步应用进行了探讨，并展望了其发展前景。光谱共焦技术在材料科学领域可以用于材料表面和内部的成像和分析。

对光谱共焦位移传感器原理进行理解与分析得出，想得到的理想镜头应该具备以下性能：首先需要其产生较大的轴向色差，通常需要对镜头进行消色差措施，而对于此传感器需要利用其色差进行测量，并且还需将其扩大化，其次产生轴向色差后在轴上的焦点会由于单色光球差的问题导致光谱曲线响应FWHM(Full Width at Half Maximum)变大，影响分辨率，同时为确保单色光在轴上汇聚点单一，需要对其球差进行控制 ， 为使此位移传感器从原理上保证传感器的线性度，平衡传感器各个聚焦位置的灵敏度，应尽量使焦点位置与波长成线性关系。光谱共焦位移传感器广泛应用于制造领域，如半导体制造、精密机械制造等。高采样速率光谱共焦传感器精度

激光技术的发展推动了激光位移传感器的研究和应用。高采样速率光谱共焦传感器精度

光谱共焦测量技术是共焦原理和编码技术的结合。白色光源和光谱仪可以完成一个相对高度范围的准确测量。光谱共焦位移传感器的准确测量原理如图1所示。在光纤和超色差镜片的帮助下，产生一系列连续而不重合的可见光聚焦点。当待测物体放置在检测范围内时，只有一种光波长能够聚焦在待测物表面并反射回来，产生波峰信号。其他波长将失去对焦 。使用干涉仪的校准信息可以计算待测物体的位置，并创建对应于光谱峰处波长偏移的编码。超色差镜片通过提高纵向色差，可以在径向分离出电子光学信号的不同光谱成分，因此是传感器的关键部件，其设计方案非常重要。高采样速率光谱共焦传感器精度