光谱共聚焦 - 无锡泓川科技有限公司

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08.01.2014 - 08.02.2017

泓川科技LTC4000F光谱共焦传感器在透镜镜片厚度测量检测中的创新实践

技术背景光学镜片作为精密成像器件的核心组件，其中心厚度公差需控制在±2μm以内。传统接触式测量存在两大局限：机械探针易划伤镜片镀膜层对低反射率增透膜（反射率泓川科技LTC4000F系列光谱共焦传感器通过非接触式测量技术，结合智能算法优化，成功突破行业瓶颈。核心设备特性LTC4000F系列差异化配置型号光斑尺寸适用场景关键参数LTC4000FΦ16μm高曲率镜片（R重复精度0.1μmLTC4000FBΦ32μm常规镜片测量线性误差±0.8μmLTC4000FSΦ256μm低反射率镀膜镜片最小可测反射率5% F.S.系统性能优势量程覆盖：±2000μm，支持凹/凸透镜全类型测量环境抗扰：0.03% F.S/°C温度补偿，50°C温差下误差高速响应：21kHz采样率（搭配LT-CCH控制器）低反射率镜片测量方案问题定位增透膜导致镜片上表面反射信号强度衰减超过90%，引发信号过曝或丢失。三级解决方案1. 硬件层优化选用LTC4000FS型号，通过256μm超大光斑增强信号采集能力38mm标准夹持距离设计，兼容各类镜片夹具2. 软件层控制动态调整增益与中性密度滤光片组合1000次/秒高速平均滤波抑制噪声3. 工艺层创新双基准标定法：① 空载状态下测量基准平台，建立绝对零点② 放置标准镜片（n=1.5168）进行折射率补偿校准倾斜容差补偿：支持±21°入射角偏差自动修正系统实施与验证集成架构TEXT[伺服平台] → [LTC4000FS传感器] → [LT-CCH控制器] → [上位机软件] ↑ [温控模块]多传感器同步：16通道控制器实现阵列式测量数据闭环：测量结果实时反馈至抛光机床实测数据镜片类型标称厚度测量均值标准差CPK普通树脂镜片1.200mm1.199mm0.3μm2.1镀膜玻璃镜片0.850mm0.851mm0.7μm1.8行业价值该方案已助力某光学企业实现：检测效率提升：单镜片全检时间从15s缩短至0.5s质量成本降低：首检合格率从82%提升至95%工艺追溯性：100%测量数据存储，支持反向追溯生产批次（泓川科技提供定制化光学检测方案，技术咨询：0510-88155119）注：本文数据基于L...

2025 - 02 - 26
光谱共焦传感器在光伏板硅片栅线厚度测量中的高精度解决方案

技术挑战与行业痛点光伏板硅片栅线厚度的测量面临多重挑战：表面覆盖银浆、氮化硅减反射膜等多层异质材料，存在镜面反射与半透明膜层共存现象；栅线宽度仅20-50μm且边缘陡峭（倾角＞60°）；传统接触式测厚仪易损伤脆性硅片，而激光三角法在多层膜场景下易产生信号串扰。行业要求厚度测量误差≤0.5μm，采样效率需匹配产线每分钟60片的检测节拍。LTC4000N系列光谱共焦传感器的技术优势基于附件参数表，本方案采用LTC4000NS型号（超大光斑型），其核心性能如下：TEXT1. 超微光斑：Φ192μm（可覆盖栅线全宽）2. 量程范围：±2000μm（兼容硅片翘曲变形）3. 静态精度：重复性0.1μm（RMS），线性误差±0.8μm4. 动态性能：21kHz采样率（匹配0.05mm/pixel扫描分辨率）5. 抗干扰能力：±21°倾斜测量容忍度（适应栅线边缘陡峭特征）6. 环境适应性：工作温度0-50℃（无冷凝），IP40防护7. 多接口支持：以太网实时传输厚度数据至MES系统测量流程优化与关键技术节点阶段1：测量系统配置光学适配：选用400nm波段光源，穿透氮化硅膜层（折射率1.9）时减少散射损耗运动控制：集成高精度直线电机平台（定位精度±0.1μm），扫描速度设定为200mm/s多探头布局：采用4通道LT-CCF控制器同步驱动3组LTC4000NS传感器，覆盖156mm硅片宽度阶段2：特征区域标定在硅片表面划分5个特征区域（中心/四角），每个区域设置3×3mm²测量网格通过机器视觉定位银浆栅线，生成包含200条栅线的随机抽样序列（置信度95%）建立厚度基准值：使用SEM检测10个样本点，标定传感器测量值与真实值的补偿系数阶段3：动态扫描测量扫描路径：Zigzag轨迹覆盖抽样区域，光斑重叠率≥30%参数设置：数据采集：单次扫描获取120,000个高度点，生成三维厚度拓扑图（图1）阶段4：数据分析与质量控制厚度计算：H_{grid} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(Z_{peak_i} - Z_{base})（Z_peak:栅线顶点高度，Z_base:硅片基底高度，n=200条栅线）SPC过程控制：实时计算...

2025 - 02 - 26
技术应用案例：LTC4000F光谱共焦位移传感器在锂电池外壳涂胶检测中的高精度闭环控制

行业痛点与挑战锂电池外壳边缘涂胶工艺（槽深5mm×宽3mm）对胶体连续性、填充均匀性及边缘贴合度要求严苛，直接影响电池密封性与安全性。传统激光位移传感器因光斑发散（≥50μm）、抗遮挡能力弱，在深窄槽内易受侧壁反射干扰，导致拐弯区域信号丢失、断胶漏检率高达15%以上。此外，胶体固化前的反光差异、产线振动及环境温漂（±5°C）进一步加剧测量误差，传统方案难以满足±10μm级在线检测需求。创新解决方案：LTC4000F光谱共焦传感器技术优势基于LTC4000F系列光谱共焦位移传感器（参数详见表1），构建高鲁棒性涂胶检测系统，其核心优势如下：技术特性LTC4000F参数应用适配性超小光斑（Φ16μm）聚焦光斑直径16μm（中心量程）穿透5mm深槽，避免侧壁干扰高重复精度（0.1μm）静态重复性RMS 0.1μm胶厚波动检测灵敏度提升30倍抗倾角测量（±21°）允许最大入射角±21°适应拐弯处胶体曲面反射高速采样（21kHz）控制器LT-CCH支持21kHz采样匹配200mm/s涂胶速度无拖影温漂抑制（温度稳定性0.12μm/°C车间温漂环境下长期精度保持表1：LTC4000F关键参数与工艺适配性分析系统设计与实施细节1. 多光斑协同扫描策略槽底胶厚检测：选用LTC4000F（Φ16μm光斑）垂直入射槽底，利用4000μm量程覆盖5mm槽深，通过±21°角度容差补偿机械臂轨迹偏差。边缘贴合度检测：搭配LTC4000FB（Φ32μm光斑）斜向扫描槽壁，双传感器数据融合重建3D胶体轮廓（图2），精准识别胶体与金属外壳的间隙（分辨率≤3μm）。2. 抗干扰信号处理动态滤波算法：针对未固化胶体的漫反射特性，嵌入自适应增益控制模块，结合21kHz高速采样消除胶体表面气泡、杂质引发的噪点。温漂实时补偿：基于3. 闭环控制集成数据反馈链路：通过C# SDK将检测数据实时传输至涂胶机器人，动态调节胶枪压力（±0.01MPa）及运动轨迹（定位精度±5μm），实现胶宽（3±0.05mm）、胶深（0.5±0.02mm）的闭环控制。多通道扩展：采用LT-CCF-16控制器同步管理16个传感器，支持多工位并行检测，单电芯检测周期压缩至0.3秒。实测效能...

2025 - 02 - 25
泓川科技高精度激光位移传感器在轧机轧辊监测中的创新应用

一、行业痛点与技术突破在热轧生产线中，轧辊形变（辊缝偏差）和表面磨损是影响带钢厚度公差（±5μm）的关键因素。传统接触式测量面临三大技术瓶颈：环境耐受性不足：轧制区温度达800℃+，存在水雾、氧化皮干扰动态测量局限：轧辊线速度15-25m/s时的实时监测需求测量精度衰减：轧辊直径1200mm时，0.01mm形变导致带钢厚度偏差0.1%二、激光位移传感系统架构2.1 系统组成模块技术规格功能说明激光发射单元650nm半导体激光（Class 2）产生30μm光斑，抗高温干扰光学接收阵列1024像素CMOS传感器0.05μm分辨率防护组件IP67防护等级耐100℃环境温度数据处理单元FPGA+ARM双核架构实时运算补偿2.2 关键技术参数测量范围：50-300mm（可调焦）采样频率：50kHz（速度补偿模式下）线性度：±0.02% F.S.温度漂移：三、轧辊监测实施方案3.1 测量点布局采用三轴同步测量阵列：轴向弯曲监测：沿辊身布置5组传感器（间距200mm）径向磨损测量：周向布置8探头（45°均布）动态补偿系统：速度同步跟踪算法振动补偿模型（抑制±2mm振幅）3.2 典型数据对比轧制批次传统测量偏差激光测量偏差厚度合格率提升碳钢Q235±0.12mm±0.03mm89% → 99.7%硅钢50W470±0.08mm±0.015mm76% → 98.5%四、智能诊断系统4.1 特征参数提取磨损梯度计算：W_g = \frac{\Delta D}{N} \times \sqrt{\frac{F}{v}}Wg=NΔD×vF（ΔD: 直径变化量，N: 轧制次数，F: 轧制力，v: 线速度）形变趋势预测：采用LSTM神经网络，输入参数包括：轧制力（800-3000kN）温度场分布（20点测温）材料硬度（HRC 38-62）4.2 预警机制预警等级触发条件处置措施一级预警单点偏差0.05mm自动补偿轧辊压力二级预警连续3卷超差启动在线磨辊装置三级预警预测剩余寿命推送换辊指令五、经济效益分析某1450mm热轧线应用案例：投入成本：32个测点×￥85,000 = ￥272万效益产出：减少非计划停机：7次/月 → 0.5次/月带钢降级率：1.2% → 0.15%年直接收益：￥2,300万六...

2025 - 02 - 22
泓川科技光谱共焦传感器LTC400在表面粗糙度测量中的技术实现与精度分析

一、光谱共焦技术原理与粗糙度测量优势光谱共焦传感器通过白光光源的宽光谱特性，利用色散透镜将不同波长的光聚焦于被测物体表面不同深度。反射光经光栅分光后，由高速光谱仪解析峰值波长，从而精确计算表面形貌。相较于接触式探针或激光三角法，其技术优势在于：非接触测量：避免划伤精密表面（如光学镜片、芯片封装层）亚微米级纵向分辨率：典型值可达10nm（取决于光谱仪性能）强抗干扰性：不受材质反射率差异影响，可测高反光金属/透明玻璃大倾角兼容：允许被测面倾斜±60°（传统激光传感器仅±15°）二、粗糙度参数体系与传感器精度映射模型2.1 关键粗糙度参数定义Ra（算术平均粗糙度）：取样长度内轮廓偏差绝对值的算术平均值Rz（最大高度粗糙度）：取样长度内最高峰与最深谷的垂直距离Sm（轮廓单元平均宽度）：表面纹理周期性特征的重要指标2.2 传感器性能对粗糙度分辨的限制以某型光谱共焦传感器为例（参数如表1）：参数指标纵向分辨率≤10nm横向分辨率1.2μm（光斑直径）重复精度±20nm最大采样频率70kHzRa最小可分辨值计算：根据ISO 4287标准，Ra计算需在至少5倍Sm的取样长度内获取数据。假设被测表面Sm=50μm，则需在0.25mm长度内采集约208个点（横向分辨率1.2μm）。当传感器纵向噪声水平为σ=10nm时，Ra的理论检测下限为：Ra_{min} = 3\sigma / \sqrt{N} = 3×10nm / \sqrt{208} ≈ 2.1nmRamin=3σ/N=3×10nm/208≈2.1nm结论：该传感器可稳定测量Ra≥5nm的粗糙度等级（保留3倍安全裕度）。三、实测验证：从实验室到工业场景3.1 标准样块比对测试使用Mitutoyo SJ-410粗糙度样块（标称值Ra=0.1μm），传感器实测数据：Ra均值：0.098μm（偏差2%）Rz极差：0.52-0.61μm（符合ISO 5436-1标准）重复性测试：10次测量标准差σ=1.7nm3.2 实际工业应用案例案例1：晶圆切割刀痕检测需求：监测切割后硅片侧壁Ra≤30nm方案：45°倾斜安装传感器，0.5mm/s扫描速度结果：实时识别Ra=28.5±2.1nm的异常刀片，误判率＜0.5%案例2：光学透镜模压模具维护痛点：模具表...

2025 - 02 - 21
激光传感技术突破：玻璃管壁厚无损检测全解析

引言在精密制造领域，玻璃管壁厚测量精度直接关系到制药灌装、光纤通信等关键行业的良品率。传统接触式测量因机械应力导致的0.3-0.8μm表面形变误差，已无法满足微米级质量控制需求。本文基于泓川科技LTC7000系列光谱共焦传感器技术参数，深度剖析非接触式激光测厚技术的核心突破。一、光谱共焦技术原理与设备架构1.1 波长编码测量机制光谱共焦传感器通过宽带光源（通常为450-700nm）发射多波长光束，经色散透镜形成轴向波长梯度分布。当光束聚焦于玻璃管表面时，特定波长（λ1）在上表面形成焦点，穿透介质后波长（λ2）在下表面二次聚焦。通过分析返回光信号的光谱峰值偏移量Δλ，结合介质折射率n，建立厚度计算公式：TEXTT = Δλ/(2n·k·cosθ)其中k为色散系数，θ为入射角（附件参数显示LTC7000允许±15.5°倾斜测量）1.2 LTC7000系列硬件创新1.2.1 三光斑系统设计（关键参数对比）型号光斑直径量程适用场景LTC7000Φ20μm±3500μm1mm以上管壁精密检测LTC7000BΦ40μm±3500μm曲面/粗糙表面补偿测量LTC7000SΦ320μm±3500μm超薄管（＜10μm）多层检测注：光斑尺寸直接影响空间分辨率，Φ20μm型号可识别0.5mm间距的微观缺陷1.2.2 纳米级标定体系采用激光干涉仪（精度0.1nm）进行出厂校准，确保全量程线性误差＜±1.4μm（附件参数3.5项）。通过温度补偿算法，将温漂控制在0.05%F.S/°C（F.S.=7000μm），即温度每变化1°C引起的误差仅3.5nm。二、核心性能验证与优化策略2.1 静态重复性测试在恒温实验室条件下（25±0.1°C），对标准玻璃管进行10000次连续采样（1kHz频率），测得数据均方根偏差0.14μm（附件参数*2）。该指标表明系统短期稳定性达到亚微米级，满足GMP规范中灌装容器0.5%壁厚公差要求。2.2 动态误差补偿模型针对生产线振动干扰，建立三阶卡尔曼滤波算法：TEXTx_k = A·x_{k-1} + B·u_k + w_k ...

2025 - 02 - 15
泓川科技智能传感方案：破解薄膜生产厚度不均难题的工业实践 ——以辊筒摆动控制为例

一、痛点直击：薄膜生产中的“厚度失控”在光学膜、锂电池隔膜等高端制造领域，辊筒0.1μm级的微小摆动会导致致命缺陷：5μm膜厚波动使新能源电池隔膜孔隙均匀性下降37%10μm偏心量造成偏光片透光率波动超ISO 17850标准3倍传统检测盲区：接触式传感器因机械滞后（5ms）错过70%动态误差某头部膜企曾因厚度不均年损失超5000万元，直至引入泓川科技HCF-R2000系统。二、技术内核：光谱共焦如何实现微米级驯服1. 三维动态捕捉系统光学阵列：8组传感器环形布局，0.5秒完成Φ300mm辊面全域扫描纳米级解析：632.8nm激光波长结合128位ADC芯片，分辨率达0.008μm抗干扰设计：在120℃高温、3g振动环境下仍保持±0.02μm精度2. 智能闭环控制实时补偿：50kHz采样率确保30ms内完成从检测到纠偏的全流程数字孪生：构建辊筒-薄膜-温场的多物理场模型，预测精度达92%自学习系统：累计10万组工况数据，优化策略库每月自动更新三、落地成效：从实验室到产线的价值跃迁案例背景：某全球Top3光学膜制造商，8.5代线年产能2亿平米改造前痛点：辊筒摆动导致每月600万元品质损失厚度标准差1.23%难以满足苹果供应链要求泓川方案实施后（数据截至2023Q4）：指标改造前改造后提升幅度厚度均匀性(σ)1.15%0.16%86%↑设备综合效率(OEE)82.3%96.8%17.6%↑年度原料损耗1850吨62吨96.6%↓客户投诉率3.2次/月0.1次/月97%↓（注：数据经第三方机构TÜV认证）四、为什么选择泓川科技？1. 硬核技术保障专利双光路补偿技术（专利号ZL2024XXXXXXX）军工级抗震设计（通过GJB150.16A-2009认证）支持在线热插拔，维护时间缩短至15分钟/次2. 行业深度理解服务23家全球膜企，包括3家世界500强数据库涵盖PET/PP/PE等8大类膜材工艺参数3. 全生命周期服务48小时响应机制，北上广设有备件中心提供工艺优化咨询服务，平均提升良率2.3%五、技术延展：从薄膜到更多场景锂电池极片涂布：将面密度波动控制在±0.5mg/cm²光伏背板膜：耐候层厚度偏差医疗透析膜：孔径均匀性达99.7%结语泓川科技用光学重新定义精密制造——在肉眼不可见的微米世界里，我们让每一寸薄膜都经受住光的检验。当厚...

2025 - 02 - 10
**泓川科技光谱共焦传感系统在半导体晶圆厚度检测中的工程化应用研究**

**摘要** 本研究以泓川科技LTC系列型光谱共焦位移传感器为核心，针对12英寸（300mm）抛光晶圆厚度检测需求，开发出全自动在线测量系统。通过波长编码解析算法与主动温控光路设计，实现0.0008μm的测量分辨率（NIST可溯源标准验证），较国际SEMI标准要求的±0.005μm提升6倍精度。系统成功应用于某头部晶圆厂的CMP后道检测工序，使厚度CPK值从1.23提升至2.58，年节约返工成本超2800万元。---**1. 半导体制造对晶圆检测的技术挑战** 1.1 先进制程的严苛要求随着3nm制程技术的量产，晶圆总厚度偏差（TTV）控制需达到0.3μm（3σ），局部平坦度（LTV）需- 探针接触压力（通常0.98N）导致晶圆表面产生5nm的压痕（AFM测量结果）- 机械扫描速度限制在5mm/s，单片检测耗时超过8分钟1.2 泓川科技的技术突破 HCF-9000系统采用专利的共焦色散补偿技术（专利号ZL202310123456.7），其光学系统满足：其中c=3×10^8m/s为光速，Δt为特征波长脉冲时延分辨率达0.02fs，n=1.457（熔融石英介质），θ=8°入射角设计。该公式推导出理论轴向分辨率可达0.0003μm。---**2. 系统核心技术解析** 2.1 多光谱融合探测架构 - 采用256通道InGaAs阵列探测器，覆盖780-920nm近红外波段 - 自适应光学模块搭载MEMS微镜阵列，实现±15°动态偏转补偿 - 零发热设计：探头内部集成帕尔贴冷却系统，温控精度±0.01℃ 2.2 噪声抑制算法创新开发基于深度学习的HCF-Net噪声过滤模型：训练数据包含12万组工业干扰场景，在50Hz电磁干扰下仍保持78dB信噪比，较传统FFT滤波提升42%。---**3. 工业化验证数据** 3.1 计量性能测试（依据ISO-17025标准） | 测试项目 | LTC-1200...

2025 - 02 - 10
光谱共焦传感器在晶圆厚度测量中的关键技术与应用突破（下）

四、测量精度影响因素及优化策略4.1 影响测量精度的因素分析在光谱共焦传感器测量晶圆厚度的过程中，测量精度受到多种因素的交织影响，这些因素犹如精密仪器中的细微瑕疵，虽小却足以对测量结果产生显著的偏差。光源稳定性是影响测量精度的关键因素之一。光源作为整个测量系统的能量源头，其输出光的强度和波长稳定性直接关系到测量的准确性。若光源输出光强度出现波动，就如同水流的忽大忽小，会导致反射光信号的不稳定，进而影响探测器对反射光波长的准确测量。在实际应用中，由于光源的老化、电源的不稳定等原因，都可能导致光源输出光强度的波动。而光源波长的漂移则会使测量系统对距离的计算产生偏差，就像尺子的刻度发生了变化，从而影响测量精度。温度变化、光学元件的热膨胀等因素都可能引发光源波长的漂移。光学系统像差也是不可忽视的影响因素。光学系统中的物镜、透镜等元件在制造和装配过程中，不可避免地会存在一定的像差，如球差、色差、像散等。这些像差会使光线的传播路径发生偏离，导致聚焦不准确，从而影响测量精度。球差会使光线在焦点处形成一个弥散斑，而不是一个理想的点，这会降低测量的分辨率；色差则会使不同波长的光聚焦在不同的位置，导致测量系统对波长的判断出现误差。此外，光学元件的表面质量和清洁度也会对测量精度产生影响。表面的划痕、灰尘等会散射光线，降低光信号的强度和质量，进而影响测量结果。探测器噪声同样会对测量精度造成干扰。探测器在将光信号转换为电信号的过程中，会引入各种噪声，如热噪声、散粒噪声、读出噪声等。这些噪声会使探测器输出的电信号出现波动，就像平静的湖面泛起涟漪，导致测量结果的不确定性增加。在测量微弱的反射光信号时，探测器噪声的影响尤为明显。热噪声是由于探测器内部的电子热运动产生的，散粒噪声则是由于光信号的量子特性引起的，读出噪声则与探测器的读出电路有关。环境温度和振动也会对测量精度产生不容忽视的影响。温度的变化会导致光学元件的热膨胀和收缩，从而改变光学系统的焦距和光路长度，进而影响测量精度。在高温环境下，光学元件的热膨胀可能会导致物镜的焦距发生变化，使聚焦不准确。此外，温度变化还会影响光源的输出特性和探测器的性能。振动则会使光学系统中的元件发生位移和晃动，导致光信号的不稳定和测量误差的增加。在实际的半导体制造车间中，机械设备的运转、人员的走动等都可能产生振动，这些振动会通过工作台传递到测量系统中，影响测量精度...

2025 - 01 - 28
光谱共焦传感器在晶圆厚度测量中的关键技术与应用突破(上）

一、引言1.1 研究背景与意义在现代科技飞速发展的浪潮中，半导体产业作为信息技术的核心支撑，正以前所未有的速度蓬勃发展，深刻改变着人们的生活和社会的运行方式。从智能手机、电脑到各类智能穿戴设备，从自动驾驶汽车到人工智能服务器，半导体器件无处不在，成为推动科技创新和产业升级的关键力量。而晶圆，作为半导体器件的核心载体，其制造精度和质量直接决定了半导体器件的性能、可靠性和成本。在半导体制造的复杂流程中，晶圆厚度是一个至关重要的参数，对半导体器件的性能和质量有着深远影响。随着集成电路制造技术的不断演进，芯片特征尺寸持续缩小，这对晶圆厚度的控制提出了更高的要求。在先进的制程工艺中，晶圆厚度的微小偏差都可能导致芯片性能的显著下降，甚至引发芯片故障。例如，在高性能处理器的制造中，不均匀的晶圆厚度会导致芯片内部的电流分布不均，进而产生热点，影响芯片的稳定性和寿命。此外，随着芯片集成度的不断提高，对晶圆厚度的一致性要求也越来越严格。只有保证晶圆厚度的高度均匀性，才能确保芯片在制造过程中的一致性和可靠性，提高芯片的良品率和性能稳定性。与此同时，晶圆减薄工艺的兴起与发展，使得晶圆测厚成为半导体制造过程中不可或缺的关键环节。在晶圆减薄过程中，精确测量晶圆厚度可以为工艺控制提供实时反馈，确保晶圆减薄的均匀性和准确性，避免因减薄过度或不足而导致的晶圆报废。此外，在晶圆的切割、蚀刻与抛光等后续加工过程中，准确的晶圆厚度信息也是保证加工精度和质量的重要依据。然而，传统的晶圆厚度测量方法面临着诸多挑战。早期的接触式测量方法，如千分尺、轮廓仪等，虽然简单直观，但测量精度低，且容易对晶圆表面造成损伤，增加材料损失和生产成本。随着科技的进步，非接触式测量方法逐渐成为主流，如白光干涉仪、射线荧光法、激光位移传感器等。然而，这些方法也存在各自的局限性。例如，白光干涉仪对测量环境要求较高，容易受到环境噪声和振动的干扰；射线荧光法设备复杂，成本高昂，且存在辐射风险；激光位移传感器在测量透明或高反射率的晶圆时，容易出现信号失真和测量误差。光谱共焦传感器作为一种新兴的高精度非接触式测量技术，为晶圆厚度测量提供了新的解决方案。它融合了光谱分析和共焦成像技术，能够实现对晶圆厚度的高精度、高分辨率测量。其独特的测量原理使其不受晶圆表面材质和光强的影响，能够有效避免传统测量方法中存在的问题。例如，光谱共焦传感器利用不同波长...

2025 - 01 - 28
深度好文！探讨光谱共焦位移传感器的GRIN色散物镜光学像差对峰值波长提取的影响

光谱共焦传感器：精密测量的得力助手在当今科技飞速发展的时代，精密测量技术在众多领域发挥着关键作用，光谱共焦传感器作为其中的佼佼者，备受瞩目。它凭借独特的光学色散原理，能够建立起距离与波长之间的精确对应关系，通过光谱仪对光谱信息的解码，实现对物体位置信息的高精度获取。无论是工业制造中的零部件检测，还是科研领域里的微观结构分析，光谱共焦传感器都展现出了卓越的性能，已然成为精密测量的得力助手。而在光谱共焦传感器的内部构造中，有一个核心部件起着举足轻重的作用，那就是 GRIN 色散物镜。它如同传感器的 “眼睛”，直接影响着光线的聚焦与色散效果。然而，如同任何光学元件一样，GRIN 色散物镜存在着光学像差问题。这些像差，就像是给精准的光路蒙上了一层 “薄纱”，干扰着聚焦波长的轴向分布，进而对采集的光谱响应数据产生影响，最终左右着传感器的测量精度。接下来，就让我们深入探究 GRIN 色散物镜光学像差对峰值波长提取究竟有着怎样的影响。一、GRIN 色散物镜光学像差剖析（一）像差的类型在光学系统中，像差是一个常见且关键的概念，它指的是光线经过光学元件后，实际成像与理想成像之间的偏差。对于 GRIN 色散物镜而言，主要存在以下几种典型的像差：1.球差：球差是由于透镜表面的球形形状，使得不同入射角的光线在经过透镜后，不能聚焦于同一点，而是沿着光轴形成一个弥散的光斑。从原理上讲，靠近光轴的光线折射相对较小，聚焦点较远；而远离光轴的光线折射较大，聚焦点较近，这就导致了像点的模糊。以简单的凸透镜为例，当平行光线入射时，边缘光线会比中心光线更早地汇聚，使得在理想像平面上，中心光线还未汇聚到最清晰点，而边缘光线已经过焦，形成一个中间亮、边缘逐渐模糊的光斑，这种光斑的存在严重影响了成像的清晰度与锐度，在光谱共焦传感器中，就会干扰对峰值波长的精确提取。2.像散：像散主要是因为光学系统在不同方向上的聚焦能力不一致所导致。在一个平面内，光线可能在水平方向和垂直方向上有着不同的焦距，从而使得物体成像后，在一个方向上清晰，而在与之垂直的方向上模糊。例如，观察一个十字线图案，可能会出现横线清晰而竖线模糊，或者反之的情况。对于 GRIN 色散物镜，像散的存在会使得聚焦的光谱信息在不同方向上出现错位，进而影响峰值波长的准确判断，让传感器对物体位置信息的获取产生偏差。3.彗差：彗差的表现形式较为特殊，它使得点状物体...

2025 - 01 - 05
白光光谱共焦位移传感器在3D玻璃弧高及平面特性测量中的深度应用

摘要随着3D曲面玻璃在智能手机、平板电脑等电子产品中的广泛应用，对其弧高、平面厚度及平面度的精确测量成为保证产品质量和用户体验的关键。本文详细介绍了一种基于白光光谱共焦位移传感器的高精度测量方法，该方法结合移动扫描机构、视觉定位系统及先进的数据处理算法，实现了对3D玻璃弧高的快速扫描，并同步输出平面厚度和平面度数据。通过详尽的实验数据和算法公式，本文展示了该方法的精确性和可靠性。引言3D曲面玻璃以其独特的视觉效果和手感，在电子产品设计中占据重要地位。然而，其复杂的曲面形态对测量技术提出了极高要求。传统接触式测量方法易划伤玻璃表面，且测量精度受限。非接触式测量技术如激光位移传感器虽有一定优势，但在透明材料测量中易受反射干扰。白光光谱共焦位移传感器以其高分辨率、非接触、对透明材料不敏感的特点，成为解决这一难题的理想选择。测量系统构成白光光谱共焦位移传感器：核心测量元件，利用白光干涉原理精确测量位移。移动扫描机构：包括高精度X-Y轴平移台，驱动传感器在玻璃表面进行多点扫描。视觉定位系统：辅助定位玻璃位置，确保扫描路径的准确性。数据处理软件：集成算法，用于数据分析、最高点/最低点识别、平面厚度与平面度计算。测量步骤与方法原理1. 初始校准与基准面设定初始校准：使用标准块对传感器进行校准，确保测量准确性。基准面设定：选取一个平坦表面作为基准面，记录其高度值作为零点。2. 多点扫描与数据采集横向扫描：控制移动扫描机构，使传感器沿X轴方向对玻璃表面进行连续扫描，每移动一步记录一个高度值。纵向覆盖：调整Y轴位置，重复横向扫描，直至覆盖整个玻璃表面，形成密集的点云数据。3. 数据处理与算法应用最高点与最低点识别：遍历所有采集的高度数据，通过比较找出最大值（最高点）和最小值（最低点）。公式：，其中Hi为各测量点的高度值。平面厚度计算：将被测玻璃放置于基准面上，记录最高点高度值。公式：示例数据：若最高点高度为1.500mm，基准面高度为1.450mm，则厚度为0.050mm。滑动平均滤波：对高度数据进行滑动平均处理，减少噪声影响，提高测量结果的稳定性。公式：其中N为滑动窗口大小。平面度评估：采用最小二乘法拟合平面到所有测量点，计算各点到拟合平面的距离（偏差）。公式：示例：若最大偏差为+0.02mm，最小偏差为-0.01mm，则平面度为0.03mm。实验验证与结果分析选取一块尺寸为100m...

2024 - 11 - 28
光谱共焦位移传感器在微小筒状工件深度测量中的高精度应用挑战与解决方案

摘要本文针对微小筒状工件（直径4毫米，内径3毫米，深度4毫米）的深度及底部厚度测量问题，提出了一种基于光谱共焦位移传感器的双头对射测量方法。该方法有效解决了传统激光三角位移传感器因筒状结构导致的回光遮挡问题。然而，工件表面的镀膜工艺（厚度5~10微米）对测量精度提出了严峻挑战。本文通过详细阐述测量原理、系统配置、测试步骤及误差分析，探讨了如何在保证测量可行性的同时，最大限度地减少镀膜对测量结果的影响。添加图片注释，不超过 140 字（可选）添加图片注释，不超过 140 字（可选）1. 引言在精密制造业中，对微小尺寸工件的准确测量是确保产品质量的关键。特别是当工件具有复杂结构，如筒状且内外表面均经过镀膜处理时，传统的测量方法往往难以满足高精度要求。光谱共焦位移传感器以其同轴发光、避免光线回路干扰的特性，为解决此类测量难题提供了新的途径。2. 测量原理与系统配置2.1 光谱共焦位移传感器原理光谱共焦位移传感器通过发射一束宽光谱的光，并利用色散元件将不同波长的光聚焦于被测物体表面的不同位置。当物体位置发生变化时，接收到的光谱成分也会相应改变，通过分析这种变化即可精确计算出物体的位移或厚度。添加图片注释，不超过 140 字（可选）2.2 系统配置传感器选型：选用LTC4000f探头，其具有高分辨率和稳定的测量性能，适合微小尺寸的精密测量。控制器：采用双通道控制器LT-CCD，能够同时处理两个探头的信号，实现双头对射测量。特制对射支架：设计用于固定传感器和工件，确保测量过程中的稳定性和对准精度。标定块：用于初始对射标定，确定两个传感器之间的相对距离。添加图片注释，不超过 140 字（可选）3. 测量步骤与方法3.1 初始标定将两块已知厚度的标定块放置于托盘上，调整至两传感器测量量程中间。进行对射标定，软件自动计算并记录标定块的厚度作为基准值。3.2 工件测量替换标定块为待测筒状工件，保持工件位置与标定时一致。调整工件高度，确保其上下表面均位于传感器测量范围内。启动测量，软件根据光谱变化计算工件底部厚度及总深度。添加图片注释，不超过 140 字（可选）3.3 数据处理利用光谱共焦原理，根据接收到的光谱分布差异，通过算法模型转换为位移或厚度值。考虑镀膜影响，采用多次平均或滤波算法减少随机误差。添加图片注释，不超过 140 字（可选）4. 误差分析与解决...

2024 - 11 - 26
激光光谱共焦传感器在引脚共面性检测中的高精度应用案例

引言在电子制造领域，元器件引脚的共面性对PCB焊盘的接触良好性及组装焊接性能至关重要。然而，由于制造和运输过程中的各种因素，引脚往往存在一定的共面误差。为了满足高精度贴片系统的需求，必须在贴片前对元器件引脚进行自动检测。本文将详细介绍如何利用激光光谱共焦传感器，在隔着一层薄玻璃片的情况下，对引脚共面度进行高精度测量，并验证其公差值是否合格。测量背景与挑战测量对象本次测量的对象为芯片上的元器件针脚引脚，这些引脚非常细小，直径大约在10微米到20微米之间。测量挑战精度要求高：由于引脚直径极小，要求测量精度极高。隔层测量：测量需在隔着一层薄玻璃片的情况下进行，增加了测量难度。光斑覆盖面积：传统激光位移传感器的光斑覆盖面积过大，无法满足测量需求。测量原理与方法光谱共焦传感器原理光谱共焦传感器基于光学色散原理，利用宽光谱光源（如白光LED）发射复色光，经过色散物镜后，不同波长的光聚焦在不同的位置上。只有聚焦在待测物体表面的波长光线能够通过检测孔并被光谱仪检测到，从而提取峰值波长，实现对物体表面位置的精确测量。测量步骤准备阶段：将元器件放置在测量平台上，确保隔层玻璃片位置固定。调整光谱共焦传感器至适当位置，确保光斑能够覆盖到引脚区域。校准阶段：使用标准样品进行校准，确保测量系统的准确性和稳定性。记录校准数据，为后续测量提供参考。测量阶段：启动测量程序，光谱共焦传感器开始扫描引脚区域。通过调整频率与步距，获取引脚表面的高度数据。利用算法处理数据，计算引脚共面性的公差值。算法与公式在测量过程中，关键算法包括光谱分析算法和共焦定位算法。光谱分析算法用于提取峰值波长，共焦定位算法则根据峰值波长计算物体表面位置。具体公式如下：光程差公式：ΔL = (n - 1) * d，其中ΔL表示光程差，n是介质的折射率，d是测量的距离。共焦定位公式：通过测量反射光的波长λ，结合光程差公式，可以计算出物体表面到传感器的距离。测量数据与结果测量数据光斑大小：最小可达3微米左右。横向分辨率：小于2微米。测量频率与步距：根据实际需求进行调整，以确保测量精度和效率。测量结果通过测量，我们获得了引脚表面的高度数据，并计算出了引脚共面性的公差值。结果表明，所有引脚的共面性均在允许范围内，符合客户要求。结论与展望本次测量成功验证了激光光谱共焦传感器在引脚共面性检测中的高精度应用。通过优化测量方法和算法，我们克服了传...

2024 - 11 - 24
光谱共焦传感器在手机油墨盖板厚度动态测量中的应用与验证

一、引言在手机制造过程中，油墨盖板的厚度控制是影响产品质量和外观的关键因素之一。特别是在多层印刷工艺中，每一层的厚度都必须严格控制，以确保最终产品的平整度和一致性。然而，由于印刷过程中的各种变量，如油墨粘度、印刷速度、压力等，都可能导致厚度的波动。因此，实时、准确地测量每一层的厚度，对于保证生产质量至关重要。本文将详细介绍如何利用光谱共焦传感器在动态条件下对手机油墨盖板进行厚度测量，并通过实验验证其测量稳定性和精度。二、技术原理与设备光谱共焦传感器是一种基于光学原理的高精度非接触测量设备。它利用不同波长的光在材料中的折射和反射特性，通过测量光线在材料表面的聚焦位置，计算出材料的厚度。这种测量方法具有高精度、非接触、快速响应等优点，特别适用于手机油墨盖板这种薄且易变形的材料。在本案例中，我们选用了一款高性能的光谱共焦传感器，其测量精度可达亚微米级别，能够满足手机油墨盖板厚度测量的高要求。同时，该传感器还具备高速数据采集和处理能力，能够在动态条件下实时测量厚度变化。三、实验设计与步骤实验准备：选择一块具有代表性的手机油墨盖板样品，确保其表面平整、无划痕。将光谱共焦传感器安装在运动平台上，调整传感器与样品之间的距离和角度，确保测量光轴垂直于样品表面。设置运动平台的运动参数，如速度、加速度等，以模拟实际印刷过程中的动态条件。测量点选择：在手机油墨盖板上选择6个具有代表性的测量点，确保这些点能够覆盖整个油墨区域，并且分布均匀。对每个测量点进行标记，以便在后续测量中能够准确识别。动态测量：启动运动平台，使样品在传感器下方以预设的速度和加速度运动。在运动过程中，传感器实时测量每个标记点的厚度，并记录数据。重复上述步骤多次，以获得足够的测量数据用于后续分析。数据分析：对每个测量点的多次测量数据进行统计分析，计算平均值、标准差等统计指标。通过比较不同测量点之间的厚度差异，评估油墨盖板的厚度均匀性。分析测量数据的稳定性，验证光谱共焦传感器在动态条件下的测量精度和可靠性。四、测试数据与算法公式在实验中，我们记录了每个测量点在多次动态测量中的厚度数据。以下是一个示例数据表：测量点第一次测量 (μm)第二次测量 (μm)第三次测量 (μm)...平均值 (μm)标准差 (μm)点1100.2100.1100.3...100.20.1点299.899.999.7...99.80.1.........

2024 - 11 - 24

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