光谱焦传感器测量原理
光谱共焦位移传感器是一种通过光学色散原理建立距离与波长间的对应关系，利用光谱仪解码光谱信息，从而获得位置信息的装置，白光LED 光源发出的光通过光纤耦合器后可以近似看作点光源，经过准直和色散物镜聚焦后发生光谱色散，在光轴上形成连续的单色光焦点，且每一个单色光焦点到被测物体的距离都不同。当被测物处于测量范围内某一位置时，只有某一波长的光聚焦在被测面上，该波长的光由于满足共焦条件，可以从被测物表面反射回光纤耦合器并进入光谱仪，而其他波长的光在被测物面表面处于离焦状态，反射回的光在光源处的分布远大于光纤纤芯直径，所以大部分光线无法进入光谱仪。通过光谱仪解码得到光强大处的波长值，从而测得目标对应的距离值。由于采用了光谱共焦传感器的共焦技术，因此该方法具有良好的层析特性，提高了分辨力，并且对被测物特性和杂散光不敏感。
所以光谱共焦传感器的结构设计 在光谱共焦位移传感器系统中，系统的测量范围受4个方面的因素影响：
1）光谱共焦传感器光源光谱分布范围；
2）色散镜头在工作波段范围内的轴向色差；
3）光谱仪的工作波段；
4）光纤耦合器的工作波段。选择的白光LED 光源的光谱分布，波段 400～800 nm，所以在设计过程中，色散镜头、光谱仪和光纤耦合器的工作波段要尽量与光源的波段一致，终光谱共焦传感器的系统的测量范围为色散物镜在其共同工作波段范围内的轴向色差。
光谱共焦法
是利用波长信息测量距离的。由光源射出一束宽光谱的复色光（呈白色），通过色散镜头发生光谱色散，形成不同波长的单色光。每一个波长的焦点都对应一个距离值。测量光射到物体表面被反射回来，只有满足共焦条件的单色光，可以通过小孔被光谱仪感测到。通过计算被感测到的焦点的波长，换算获得距离值。光谱共焦法的光谱共焦原理可以保证即使被测物存在倾斜或者翘曲，也可以进行高精度的测量，光谱共焦传感器的测量点不会改变。
十二届全国人大三次会议中，作工作报告中提出要实施“中国制造2025”，指出我国制造强国建设三个十年的“三步走”战略，是个十年的行动纲领。提出了加快制造业转型升级、提升增效的重大战略任务和重大政策举措，力争到2025年从制造大国迈入制造强国行列。由此可见对智能制造寄予的厚望。
智能制造领域中机器人产业的蓬勃发展
近日，在中国智能产业高峰论坛上，中国工程院院士卢秉恒就中国制造业的发展提到了支撑智能制造的技术：机器人、智能装备、3D打印机。
近年来，随着科技发展与时代进步，机器人在生产生活方面发挥的作用日益受到重视。据国际机器人联合会(IFR)数据显示，2005-2012年间，全球工业机器人的年均销售增长率为9%；而同期中国工业机器人的年均销售增长率达到25%。2012年底，中国超越韩国成为仅次于日本的全球第机器人市场，占全球市场15%。到2015年，中国国内工业机器人年供应量将超过2万台，保有量将超过13万台。
工业和信息化部部长在接受记着采访时也表示：这几年国产机器人发展有很大的进步。过去大约一半左右的机器人是用在汽车行业，现在已经突破了这个界限，在电子信息行业等其他工业行业里都开始得到普及和应用。目前，智能机器人在工业制造领域、领域、服务领域都有着广泛的应用。
光谱共焦传感器测量技术在现代工业制造中的作用越来越突出。
智能机器人发展催热传感器行业
机器人产业作为逐步崛起的新兴行业，近来已经成为行业发展的焦点之一。而伴随着机器人产业的发展，也为相关产业带来了新的生机，如机器视觉、传感器等。光谱共焦传感器作为机器人的重要组件，其功能不容忽视。
智能机器人的外部传感器大致可分为力学传感器，触觉传感器，接近传感器，视觉传感器，滑觉传感器和光谱共焦传感器等，对于智能机器人来说，传感器必不可少。同时，智能机器人对传感器有非常严格的要求，主要表现为：精度高，可靠性高，稳定性好；电磁干扰、振动、灰尘和油垢等恶劣环境下抗干扰能力；保障安全，保护人类安全不受侵犯。
作为中国的光谱共焦传感器测量技术、测量方案及系统供应商，凭借的技术、高质量的产品，东莞市蓝海精密检测设备科技有限公司一直致力于推动中国智能制造产业的发展。
光谱共焦传感器在设计色散镜头时，除了要考虑其轴向色差外，还要考虑如下因素：
1）物方数值孔径可以提高分辨率；
2）像方数值孔可以提高光源利用率；
3）减小系统球差可以提高精度；
4）光谱共焦传感器的·系统结构要易于装配和调整。 以上这些因素是相互制约的，数值孔径的同时系统球差也随之变大，如果要校正球差系统，结构就会变得复杂，所以色散镜头设计的目的是用少的透镜达到理想的效果。光谱共焦传感器的光学系统可以看成两个部分，一部分是消色差场镜，它的焦点在光源处，把点光源准直成平行光，另一部分为色散物镜，它的作用是把不同波长的平行光聚焦在轴上的不同位置，形成光谱色散，而消色差透镜和非球面透镜正好可以起到这样的作用。
由于光谱共焦传感器的系统要分析反射回光纤的光谱光强分布情况，所以对共焦过程进行了模拟，在仿真过程中，将平面镜置于焦面处，使通过光学系统的光经过平面镜反射后又回到光学系统，并成像在光源位置。通过观察像面处的点列图发现，当平面镜设置在不同波长的焦面处时，聚焦波长在像面处的弥散斑较小，而其他波长的弥散斑较大。平面镜设置在 550 nm 波长焦面处时像面上的点列图，其中 550 nm 波长的弥散斑直径为41.4 μm，小于光纤纤芯直径，而 400 nm 波长的弥散斑直径为 2 311.46 μm，远大于光纤纤芯直径。为了更准确地分析光纤纤芯直径对共焦系统的滤光情况，将光纤端面离散为间距 1 nm 的均匀分布点光源，并假设弥散斑与光纤纤芯重叠的部分为可以进入光纤的光。
