位移是在光軸方向上從預(yù)定的基準(zhǔn)位置到測(cè)量對(duì)象的距離。通過(guò)計(jì)算位移能夠測(cè)量表面上的凹凸的深度或高度、透明體的厚度等。在一些共焦位移傳感器中，包括共焦光學(xué)系統(tǒng)的頭單元以及包括投光用光源和分光器的約束裝置由單獨(dú)的裝置構(gòu)成。投光用光源的光經(jīng)由包括光纖的線(xiàn)纜傳送到頭單元。在該類(lèi)型的位移計(jì)中，頭單元通常設(shè)置在測(cè)量對(duì)象附近并且遠(yuǎn)離約束裝置。在以上說(shuō)明的傳統(tǒng)共焦位移傳感器中，難以在設(shè)置頭單元期間辨識(shí)頭單元是否被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。即使在約束裝置側(cè)設(shè)置了顯示部，操作者也難以進(jìn)行設(shè)置作業(yè)以從頭單元的設(shè)置位置附近的位置確認(rèn)約束裝置的顯示。因此，為了確認(rèn)顯示，操作者必須移動(dòng)到約束裝置的設(shè)置位置。如果頭單元的設(shè)置狀態(tài)不合適，則操作者必須反復(fù)作業(yè)，以移動(dòng)到頭單元的設(shè)置位置并調(diào)整頭單元的位置和姿勢(shì)，之后再次移動(dòng)到約束裝置的設(shè)置位置并確認(rèn)顯示在傳統(tǒng)的共焦位移傳感器中,還難以在頭單元的設(shè)置位置附近辨識(shí)約束裝置是否正常操作。光譜共焦位移傳感器通常由光源、光譜儀、探測(cè)器和信號(hào)處理器等組成。高頻光譜共焦檢測(cè)
為了滿(mǎn)足全天候觀察的需求,設(shè)計(jì)了波段范圍為可見(jiàn)光-短波紅外寬光譜共焦光學(xué)成像系統(tǒng)。根據(jù)寬光譜共焦原理以及光學(xué)被動(dòng)式無(wú)熱化原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)波段范圍為0.4μm~2.5μm、焦距數(shù)為50 mm，F(xiàn)數(shù)為2.8的光學(xué)成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)在可見(jiàn)光波段在奈奎斯特頻率為30 lp/mm時(shí)傳函值高于0.7，紅外波段在奈奎斯特頻率為30 lp/mm時(shí)傳函值高于0.5，探測(cè)器選用為15μm×15μm、像元數(shù)為640 pixel×512 pixel碲鎘汞探測(cè)器。該寬光譜共焦型光學(xué)系統(tǒng)均采用普通玻璃材料以及易加工的球面透鏡,在溫度范圍-40℃~+60℃內(nèi)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)消熱差,實(shí)現(xiàn)了無(wú)需調(diào)焦即可滿(mǎn)足晝夜觀察的使用需求,可廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控、森林防火等領(lǐng)域。高精度光譜共焦源頭直供廠家光譜共焦技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察和分析；
本文通過(guò)對(duì)比測(cè)試方法，考核了基于白光共焦光譜技術(shù)的靶丸外表面輪廓測(cè)量精度。圖5(a)比較了原子力顯微鏡輪廓儀和白光共焦光譜輪廓儀測(cè)量曲線(xiàn)，二者低階輪廓整體相似性高，但在靶丸赤道附近的高頻段輪廓測(cè)量上存在一定的偏差。此外，白光共焦光譜的信噪比也相對(duì)較低，只適合測(cè)量靶丸表面低階的輪廓誤差。圖5(b)比較了原子力顯微鏡輪廓儀測(cè)量數(shù)據(jù)和白光共焦光譜輪廓儀測(cè)量數(shù)據(jù)的功率譜曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)兩種方法在模數(shù)低于100的功率譜范圍內(nèi)測(cè)量結(jié)果一致性較好，但當(dāng)模數(shù)大于100時(shí)，白光共焦光譜的測(cè)量數(shù)據(jù)大于原子力顯微鏡的測(cè)量數(shù)據(jù)，這反映了白光共焦光譜儀在高頻段測(cè)量數(shù)據(jù)信噪比相對(duì)較差的特點(diǎn)。由于共焦光譜檢測(cè)數(shù)據(jù)受多種因素影響，高頻隨機(jī)噪聲可達(dá)100nm左右。
光譜共焦位移傳感器是一種基于共焦原理，采用復(fù)色光作為光源的傳感器，其測(cè)量精度可達(dá)到納米級(jí)，適用于測(cè)量物體表面漫反射或反射的情況。此外，光譜共焦位移傳感器還可以用于單向厚度測(cè)量透明物體。由于其具有高精度的測(cè)量位移特性，因此對(duì)于透明物體的單向厚度測(cè)量以及高精度的位移測(cè)量都有著很好的應(yīng)用前景。本文將光譜共焦位移傳感器應(yīng)用于位移測(cè)量中，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，表明其能夠滿(mǎn)足高精度的位移測(cè)量要求，這對(duì)于將整個(gè)系統(tǒng)小型化、產(chǎn)品化具有重要意義。未來(lái)，光譜共焦位移傳感器將繼續(xù)發(fā)展和完善，成為微納尺度位移測(cè)量領(lǐng)域的重要技術(shù)手段之一。
光譜共焦技術(shù)主要包括成像和檢測(cè)。首先，通過(guò)顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行成像，然后將圖像傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。接著，利用算法對(duì)圖像進(jìn)行位置校準(zhǔn)，以確定樣品的空間位置。通過(guò)分析樣品的光譜信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)其成分的檢測(cè)。在點(diǎn)膠行業(yè)中，光譜共焦技術(shù)可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出點(diǎn)膠的位置和尺寸，確保點(diǎn)膠的質(zhì)量和精度。同時(shí)，通過(guò)對(duì)點(diǎn)膠的光譜分析，還可以了解到點(diǎn)膠的成分和性質(zhì)，從而優(yōu)化點(diǎn)膠工藝。三、光譜共焦在點(diǎn)膠行業(yè)中的應(yīng)用提高點(diǎn)膠質(zhì)量：光譜共焦技術(shù)可以檢測(cè)點(diǎn)膠的位置和尺寸，避免漏點(diǎn)或點(diǎn)膠過(guò)多的問(wèn)題。同時(shí)，由于其高精度的檢測(cè)能力，可以確保點(diǎn)膠的精確度和一致性。提高點(diǎn)膠效率：通過(guò)光譜共焦技術(shù)對(duì)點(diǎn)膠的迅速檢測(cè)，可以減少后續(xù)處理的步驟和時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。此外，該技術(shù)還可以避免因點(diǎn)膠不良而導(dǎo)致的返工和維修問(wèn)題。優(yōu)化點(diǎn)膠工藝：通過(guò)對(duì)點(diǎn)膠的光譜分析，可以了解其成分和性質(zhì)，從而針對(duì)不同的材料和需求優(yōu)化點(diǎn)膠工藝。例如，根據(jù)點(diǎn)膠的光譜特征選擇合適的膠水類(lèi)型、粘合劑強(qiáng)度以及固化溫度等參數(shù)。光譜共焦技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的三維成像和分析；自動(dòng)測(cè)量?jī)?nèi)徑光譜共焦位移計(jì)
光譜共焦位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度的測(cè)量，對(duì)于研究材料的振動(dòng)特性具有重要意義；高頻光譜共焦檢測(cè)
非球面中心偏差的測(cè)量方法包括接觸式(例如使用百分表)和非接觸式(例如使用光學(xué)傳感器)。本文采用自準(zhǔn)直定心原理和光譜共焦位移傳感技術(shù)，對(duì)高階非球面透鏡的中心偏差進(jìn)行了非接觸精密測(cè)量。通過(guò)測(cè)量出的校正量和位置方向?qū)η蛎孢M(jìn)行拋光，糾正非球面透鏡中心偏差，以滿(mǎn)足光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。由于非球面已經(jīng)加工到一定的精度要求，因此對(duì)球面的拋光和磨削是糾正非球面透鏡中心偏差的主要方法。利用軸對(duì)稱(chēng)高階非球面曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算被測(cè)環(huán)D帶的旋轉(zhuǎn)角度θ，即光譜共焦位移傳感器的工作角。高頻光譜共焦檢測(cè)