在线管道壁厚检测光谱共焦位移计

随着精密仪器制造业的发展，对工业生产测量的精度和适应性要求越来越高，需要具有高精度、适应性强和实时无损检测等特性的位移传感器。光谱共焦位移传感器的问世解决了这个问题，它是一种非接触式光电位移传感器，可达到亚微米级甚至更高的测量精度。传感器对于杂光等干扰光线并不敏感，具有较强的抵抗能力，适应性强，且具有小型化的特点，应用前景广阔。光学色散镜头是光谱共焦位移传感器的重要组成部分之一，其性能参数对于位移传感器的测量精度和分辨率具有决定性作用。该技术可以采集样品不同深度处的光谱信息进行测量；在线管道壁厚检测光谱共焦位移计

三坐标测量机是加工现场常用的高精度产品尺寸及形位公差检测设备，具有通用性强，精确可靠等优点。本文面向一种特殊材料异型结构零件内曲面的表面粗糙度测量要求，提出一种基于高精度光谱共焦位移传感技术的表面粗糙度集成在线测量方法，利用工业现场常用的三坐标测量机平台执行轮廓扫描，并记录测量扫描位置实时空间横坐标，根据空间坐标关系，将测量扫描区域的微观高度信息和扫描采样点组织映射为微观轮廓，经高斯滤波处理和评价从而得到测量对象的表面粗糙度信息。高性能光谱共焦定做光谱共焦位移传感器是一种基于光谱分析的高精度位移测量技术，可实现亚纳米级别的位移测量。

谱共焦测量技术由于其高精度、允许被测表面有更大的倾斜角、测量速度快、实时性高、对被测表面状况要求低、以及高分辨率的独特优势，迅速成为工业测量的热门传感器，在生物医学、材料科学、半导体制造、表面工程研究、精密测量、3C电子等领域得到广泛应用。

本次测量场景使用的是创视智能TS-C10000光谱共焦传感头和CCS控制器。TS-C系列光谱共焦位移传感器能够实现0.025µm的重复精度，±0.02% of F.S.的线性精度，10kHz的采样速度，以及±65°的测量角度，能够适应镜面、透明、半透明、膜层、金属粗糙面、多层玻璃等材料表面，支持485、USB、以太网、模拟量的数据传输接口。

共焦位移传感器是一种共焦位移传感器,其包括:头单元，其包括共焦光学系统；约束装置，其包括投光用光源，所述投光用光源被构造为产生具有多个波长的光；以及光纤线缆，其包括用于将从所述投光用光源出射的光传送到所述头单元的光纤。所述头单元包括光学构件，所述光学构件被构造为在经由所述光纤的端面出射的检测光中引起轴向色像差并且使所述检测光朝向测量对象会聚。所述约束装置包括：分光器，其被构造为在经由所述光学构件照射于所述测量对象的所述检测光中使通过在聚焦于所述测量对象的同时被反射而穿过所述光纤的端面的检测光光谱分散，并且产生受光信号；以及测量约束部，其被构造为基于所述受光信号计算所述测量对象的位移。所述头单元包括显示部。所述测量约束部基于以所述约束装置的至少一个操作状态、表征各波长的受光强度的受光波形和所述位移的测量值为基础的演算结果约束所述显示部的显示。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；

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。光谱共焦位移传感器具有高灵敏度和迅速响应的特点，可以实现实时测量和监测。孔检测传感器光谱共焦供应商

光谱共焦技术具有很大的市场潜力；在线管道壁厚检测光谱共焦位移计

线性色散设计的光谱共焦测量技术是一种利用光谱信息进行空间分辨的光学技术。该技术利用传统共焦显微镜中的探测光路，再加入一个光栅分光镜或干涉仪等光谱仪器，实现对样品的空间和光谱信息的同时采集和处理。该技术的主要特点在于，采用具有线性色散特性的透镜组合，将样品扫描后产生的信号分离出来，利用光度计或CCD相机等进行信号的测量和分析，以获得高分辨率的空间和光谱数据。利用该技术我们可以获得材料表面形貌和属性的具体信息，如化学成分，应变、电流和磁场等信息等。与传统的共焦显微技术相比，线性色散设计的光谱共焦测量技术具有更高的数据采集效率和空间分辨能力，对一些材料的表征更为准确，也有更好的适应性和可扩展性，适用于材料科学、生物医学、纳米科技等领域的研究。但需要指出的是，由于其透镜组合和光谱仪器的加入，该技术的成本相对较高，也需要更强的光学原理和数据分析能力支持，因此在使用前需要认真评估和优化实验设计。在线管道壁厚检测光谱共焦位移计