光谱共焦传感器的突出特点是其他传感器无法比拟的
激光光斑可能在透明被测物表面发生透射,在被测物内部产生光晕,从而导致激光位移传感器测量偏差。另一方面,激光位移传感器需要光斑在被测物表面形成漫反射,在一个倾斜角度上收集回光。而对于镜面反射被测物,能够进入侧面收光器的光线很少,可能导致测量困难,需要倾斜安装或使用镜面检测激光位移传感器。
半透明材质光斑周围的漫反射光被小孔阻挡无法返回到光谱分析仪,不会影响测量。这种方法和全息原理相似,理论上每一束经过小孔返回的光都携带了距离信息,透明表面或镜面也会反射一部分光回去,所以光谱共焦传感器对透明材质也可以测量。采用同轴检测,发射光和返回光在同一轴线上,避免因全反射导致的回光不足问题。光谱共焦传感器可以用于检测镜面被测物。镜面物体大角度测量的影响。
光谱共焦传感器 CCS广泛应用于物移、振动、形变、透明体厚度等各种高精度非接触式测量。
光谱共焦传感器 CCS典型应用:
定位 LAMOST光纤定位,平面的定位等
旋转体跳动测量 机床主轴跳动 球面镜旋转跳动等
透明体厚度测量 玻璃厚度,透镜厚度,膜厚,水膜厚度等
轮廓/3D形貌测量 透镜轮廓扫描,磨损量测量,3D形貌扫描等
微位移振动测量 压电驱动器微位移振动测量,磁致伸缩位移,生物力学形变
光谱共焦在线检测
光谱共焦高测量速度和开放的接口,可以应用于生产线相关的检测或控制系统
色散原理具有超高的耐表面性,高光洁表面也可以稳定检测
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。
光谱共焦传感器 CCS广泛应用于物移、振动、形变、透明体厚度等各种高精度非接触式测量。
光谱共焦传感器 CCS系列原理
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(LED)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。光谱共焦法的色散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,测量点不会改变。