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一场关于基恩士光谱共焦传感器:原理、特性与应用的深度全面剖析好文(上)

日期: 2025-01-14
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来自 泓川科技
发表于: 2025-01-14
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一、引言

1.1 研究背景与意义

在工业制造、科研等众多领域,精密测量技术如同基石,支撑着产品质量的提升与科学研究的深入。光谱共焦传感器作为精密测量领域的关键技术,正以其独特的优势,在诸多行业中发挥着无可替代的作用。它能精确测量物体的位移、厚度、表面轮廓等参数,为生产过程的精确控制与产品质量的严格把控提供了关键数据支持。

基恩士作为传感器领域的佼佼者,其推出的光谱共焦传感器在市场上备受瞩目。基恩士光谱共焦传感器凭借卓越的性能,如高精度、高稳定性、快速响应等,在精密测量领域中脱颖而出。在半导体制造过程中,芯片的生产对精度要求极高,基恩士光谱共焦传感器可精准测量芯片的厚度、线宽等关键参数,保障芯片的性能与质量。在光学元件制造领域,其能够精确测量透镜的曲率、厚度等参数,助力生产出高质量的光学元件。

研究基恩士光谱共焦传感器,对于推动精密测量技术的发展具有重要意义。通过深入剖析其原理、结构、性能以及应用案例,能够为相关领域的技术创新提供参考,促进测量技术的不断进步。在实际应用中,有助于用户更合理地选择和使用该传感器,提高生产效率,降低生产成本。在汽车制造中,利用基恩士光谱共焦传感器对零部件进行精密测量,可优化生产流程,减少废品率。

 

1.2 研究现状

在国外,光谱共焦传感器的研究起步较早,技术也相对成熟。法国的STIL公司作为光谱共焦传感器的发明者,一直处于该领域的技术前沿。其研发的光谱共焦传感器,测量精度可达纳米级,在高精度测量领域具有显著优势。德国的Precitec和Micro - Epsilon等公司,在工业应用方面表现出色,其产品广泛应用于汽车制造、机械加工等领域,能够满足不同工业场景下的高精度测量需求。日本的基恩士,以其卓越的传感器技术闻名于世,其光谱共焦传感器在市场上占据重要地位。

而在国内,相关研究起步相对较晚,但发展迅速。近年来,不少科研机构和企业投入到光谱共焦传感器的研究与开发中,取得了一系列成果。上海思显、无锡泓川科技、深圳海伯森等企业,在技术创新和产品研发方面取得了突破,逐渐缩小了与国外企业的差距。深圳立仪科技研发的光谱共焦传感器,在分辨率和线性精度方面表现出色,已成功应用于多个领域。

在对基恩士光谱共焦传感器的研究中发现,虽然其在市场上得到了广泛应用,但其内部光学系统的优化设计、测量算法的改进等方面仍有研究空间。对于不同复杂环境下,该传感器的适应性和稳定性的研究也有待进一步深入。

 

二、基恩士光谱共焦传感器基础认知

2.1 基本工作原理

2.1.1 色散与聚焦原理

基恩士光谱共焦传感器的工作原理,宛如一场精密的光学“舞蹈”,核心在于巧妙运用色散与聚焦的原理。当一束白光,这束包含了各种不同波长的混合光,如同一个五彩斑斓的光团,射入传感器的色散镜头时,神奇的一幕发生了。色散镜头仿佛一位神奇的“光魔法师”,依据不同波长光的特性,将白光精准地分解为一系列单色光,恰似把一条绚丽的彩虹拆解成了一根根单色的光带。

在这个过程中,每一种单色光都因其独特的波长,被赋予了特定的折射角度,进而沿着不同的路径传播。这些单色光在传播过程中,各自聚焦在不同的位置上,在光轴上形成了一条连续且有序的光谱分布。这一光谱分布,就像是一把精心制作的“光学尺子”,每个波长对应的焦点位置都与特定的距离紧密相连。当被测物体出现在测量区域内时,就如同在这把“光学尺子”上选取了一个特定的刻度。某一特定波长的单色光恰好会聚焦在被测物体的表面,如同精准的“光箭”射中目标。这一聚焦过程并非偶然,而是基于色散镜头的精密设计以及光的折射特性,使得不同波长的光能够在不同距离处聚焦,为后续的精确测量奠定了坚实基础。

2.1.2 波长识别与距离测量

当特定波长的单色光聚焦在被测物体表面后,如同被反射镜反射一样,会沿着原路返回,重新进入传感器的光学系统。这束反射光中蕴含着被测物体的位置信息,宛如一封加密的信件,等待着被解读。传感器内部的波长识别系统,恰似一位经验丰富的“密码破解专家”,迅速而准确地对反射光的波长进行识别。这一识别过程,是通过一系列精密的光学元件和复杂的算法实现的。在光学元件方面,可能采用了高精度的光栅、棱镜等,将反射光进一步分解,以便更精确地分析其波长组成。而在算法层面,运用了先进的信号处理技术,对光信号进行快速而准确的分析和处理。

一旦波长被成功识别,传感器便会依据预先建立的波长与距离的对应关系,如同查阅一本精心编制的“字典”,将波长信息精准地转换为被测物体与传感器之间的距离数值。这一对应关系的建立,需要经过大量的实验和精确的校准,以确保在不同的测量环境和条件下,都能实现高精度的测量。整个过程,从光的发射、聚焦、反射,到波长识别和距离计算,一气呵成,展现了基恩士光谱共焦传感器在精密测量领域的卓越技术和精湛工艺。

 

二、基恩士光谱共焦传感器基础认知

2.2 系统构成剖析

2.2.1 传感器探头类型及功能

基恩士光谱共焦传感器的探头类型丰富多样,宛如精密测量领域的“多面手”,每种探头都凭借独特的设计与卓越的性能,在不同的测量场景中展现出非凡的价值。

ø8小型探头CL - L(P)007,堪称探头家族中的“小巧玲珑”。其基准距离为7mm,测量范围达±1.5mm,以超小尺寸的优势,在狭窄空间的测量中尽显身手。在电子芯片制造领域,芯片的尺寸愈发微小,元件之间的间距也极为紧凑。ø8小型探头能够轻松穿梭于这些狭小的空间,对芯片上的微小焊点高度、线路宽度等进行精确测量,为芯片制造的高精度要求提供了可靠保障。其超小的尺寸设计,使其能够适应各种复杂的安装环境,在一些对空间要求苛刻的设备中,也能灵活安装,确保测量工作的顺利进行。

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长量程型探头CL - L(P)15,则是测量范围的“佼佼者”。它拥有150mm的基准距离,测量范围更是达到了令人瞩目的±35mm。在大型机械制造、汽车零部件加工等领域,长量程型探头发挥着不可或缺的作用。在汽车发动机缸体的加工过程中,需要对缸体的内径、深度等较大尺寸参数进行测量。长量程型探头凭借其宽广的测量范围,能够一次性完成对这些参数的精确测量,大大提高了测量效率,减少了测量误差。在大型机械的装配过程中,长量程型探头可以对不同部件之间的相对位置进行精确测量,确保机械装配的精度和稳定性。

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真空、耐热型探头CL - V020和CL - V050,犹如测量领域的“特种部队”,专为极端环境而设计。CL - V020的基准距离为20mm,测量范围为±1.3mm;CL - V050的基准距离为50mm,测量范围为±4mm。这两款探头具备超强的耐环境性能,能够在超高真空环境下稳定工作,满足了半导体制造、真空镀膜等行业对真空环境下精密测量的严格要求。在半导体芯片的制造过程中,需要在超高真空的环境下进行光刻、蚀刻等工艺,真空、耐热型探头能够在这种环境下对芯片的尺寸、形状等参数进行精确测量,确保芯片的制造质量。它们还能承受高达200°C的高温,在一些高温加工工艺中,如金属热处理、玻璃制造等,能够直接在高温环境中对工件进行测量,无需等待工件冷却,极大地提高了生产效率。

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超高精度型探头CL - S015,以其卓越的精度,成为对精度要求极高的测量场景中的“首选利器”。其基准距离为15mm,测量范围为±1mm。在光学镜片制造、精密仪器加工等领域,超高精度型探头能够发挥其高精度的优势,对镜片的曲率半径、表面平整度等参数进行精确测量,确保光学镜片的光学性能。在精密仪器的制造过程中,超高精度型探头可以对仪器的关键零部件进行高精度测量,保证仪器的精度和可靠性。


形状测量型探头CL - PT010,恰似一位精准的“形状雕刻师”,能够准确追踪目标物的形状。其光点直径仅为ø3.5µm,具备出色的角度特性,可测量范围为±45°。在精密模具制造、航空航天零部件加工等领域,形状测量型探头能够对模具的型腔形状、航空发动机叶片的复杂曲面等进行精确测量,为制造工艺的优化和产品质量的提升提供了关键数据支持。

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2.2.2 控制器的关键作用

控制器作为基恩士光谱共焦传感器系统的“大脑”,在数据处理、通信以及系统控制等方面发挥着核心作用。

在数据处理方面,控制器宛如一位高效的“数据分析师”。它能够快速、准确地处理来自传感器探头的大量原始数据。当探头对被测物体进行测量时,会产生一系列包含物体位置、形状等信息的光信号,这些信号被转换为电信号后传输至控制器。控制器运用先进的算法和强大的计算能力,对这些数据进行分析、筛选和整合,从中提取出准确的测量结果。在测量物体的表面轮廓时,控制器会对探头采集到的多个测量点数据进行处理,通过复杂的算法拟合出物体的真实轮廓,从而实现对物体形状的精确测量。


在通信方面,控制器是传感器与外部设备之间的“桥梁”。它支持多种通信方式,如Ethernet、USB、RS - 232C等,能够与上位PC、PLC等设备进行稳定、高效的通信。通过Ethernet通信方式,控制器可以将测量数据实时传输至上位PC,上位PC可以对这些数据进行进一步的分析、存储和展示。在工业自动化生产线中,控制器可以通过PLC链路与PLC进行通信,将测量结果反馈给PLC,PLC根据这些结果对生产过程进行实时控制,实现生产过程的自动化和智能化。

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在系统控制方面,控制器则是整个测量系统的“指挥官”。它能够对传感器探头的工作状态进行精确控制,包括测量频率、采样速度等参数的调节。在不同的测量场景中,根据实际需求,控制器可以灵活调整这些参数,以确保测量结果的准确性和稳定性。在对快速运动的物体进行测量时,控制器可以提高测量频率,确保能够捕捉到物体在不同时刻的位置信息;在对高精度要求的测量任务中,控制器可以降低采样速度,提高测量的精度。控制器还能够对整个系统的运行状态进行监控,及时发现并解决可能出现的故障,保障系统的稳定运行。

 

2.2.3 其他组件概述

除了传感器探头和控制器,基恩士光谱共焦传感器系统中的其他组件,如光学单元、显示面板、缆线等,也各自发挥着重要的支持作用。

光学单元,作为传感器的“光学心脏”,负责将光源发出的光进行精确的调制和聚焦,确保光线能够准确地照射到被测物体上,并将反射光有效地收集和传输回传感器。它采用了先进的光学设计和精密的制造工艺,能够最大限度地减少光线的损耗和干扰,提高测量的精度和稳定性。在一些高精度的测量应用中,光学单元的性能直接影响着测量结果的准确性,其对光线的精确控制能力,使得传感器能够在复杂的环境中实现高精度的测量。

显示面板,犹如系统的“信息窗口”,能够直观地展示测量结果。它具有高分辨率和清晰的显示效果,能够以数字、图形等多种形式呈现测量数据。操作人员可以通过显示面板实时了解测量结果,及时发现测量过程中出现的问题。显示面板的操作界面简洁易懂,方便操作人员进行参数设置和功能选择。在一些需要现场快速查看测量结果的场景中,显示面板的便捷性和直观性能够大大提高工作效率。

缆线,作为连接各个组件的“神经脉络”,确保了信号的稳定传输。它采用了高品质的材料和先进的制造工艺,具有良好的抗干扰能力和耐用性。不同类型的缆线,如探头延长电缆、增设电缆等,能够满足不同的安装和使用需求。在大型测量系统中,缆线的长度和布局需要根据实际情况进行合理规划,以确保信号能够准确、快速地传输到各个组件,保障系统的正常运行。

 

三、基恩士光谱共焦传感器独特性能

3.1 高精度测量性能

3.1.1 精度参数与实际表现

基恩士光谱共焦传感器在精度方面表现卓越,其精度参数令人瞩目。不同型号的传感器在精度上各有特点,以超高精度型CL - L(P)015为例,其测量范围为±1.3mm,直线性误差可达±0.49µm,这一精度在众多测量任务中都能实现极为精确的测量。在实际应用中,该传感器的高精度性能得到了充分验证。在精密光学元件制造中,对于光学镜片的厚度测量要求极高,误差需控制在极小范围内。基恩士CL - L(P)015传感器能够精准测量镜片厚度,其测量精度可确保镜片的光学性能符合严格标准,为高质量光学元件的生产提供了有力保障。

在电子芯片制造领域,芯片的尺寸愈发微小,对测量精度的要求也随之提升。CL - L(P)015传感器能够精确测量芯片上微小结构的尺寸,如线路宽度、焊点高度等。在测量芯片线路宽度时,其精度可以达到微米级甚至更高,能够准确检测出线路宽度的细微变化,为芯片制造工艺的优化提供了关键数据支持。这不仅有助于提高芯片的性能和可靠性,还能减少因测量误差导致的废品率,降低生产成本。

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3.1.2 影响精度的因素及优化措施

尽管基恩士光谱共焦传感器具备高精度的测量能力,但在实际应用中,仍存在一些因素会对其精度产生影响。环境因素是其中之一,温度的变化可能导致传感器内部光学元件的热胀冷缩,从而影响光线的传播路径和聚焦效果,进而引入测量误差。在高温环境下,光学镜片可能会发生微小的变形,使得光线的折射角度发生改变,导致测量结果出现偏差。湿度的变化也可能对传感器的性能产生影响,潮湿的环境可能会使光学元件表面产生雾气或水珠,影响光线的传输和反射,降低测量精度。

为了优化精度,基恩士采用了一系列先进的技术手段和设计。在传感器的结构设计上,采用了高精度的光学元件和稳定的机械结构,以减少因元件制造误差和机械振动对测量精度的影响。在光学元件的选择上,选用了高质量的镜片,其具有低色散、高透过率等特性,能够确保光线在传播过程中的稳定性和准确性。在机械结构方面,采用了精密的加工工艺和稳定的安装方式,减少了机械振动对测量结果的干扰。

在测量算法上,基恩士进行了精心优化。通过先进的算法对测量数据进行处理,能够有效补偿因环境因素和测量过程中产生的误差。采用温度补偿算法,根据传感器内部温度传感器测量到的温度值,对测量结果进行实时补偿,消除温度变化对测量精度的影响。通过对大量测量数据的分析和建模,建立了误差补偿模型,能够对测量过程中的系统误差进行精确补偿,提高测量精度。

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3.2 强环境适应性

3.2.1 耐温、耐湿及防尘防水性能

基恩士光谱共焦传感器在恶劣环境条件下展现出卓越的适应能力。其耐温性能令人称赞,部分型号的传感器能够在高温环境中稳定工作。真空、耐热型探头CL - V020和CL - V050,采用了自主研发的特殊结构,能够承受高达200°C的高温,在如此高温环境下,其光学系统依然能够保持稳定,不会发生性能降低的情况。这一特性使得该传感器在金属热处理、玻璃制造等高温加工行业中具有重要的应用价值。在金属热处理过程中,需要对高温状态下的金属工件尺寸进行测量,CL - V020和CL - V050能够直接在高温环境中对工件进行测量,无需等待工件冷却,不仅提高了测量效率,还避免了因工件冷却过程中可能产生的尺寸变化而导致的测量误差。

在耐湿性能方面,该传感器也表现出色。它能够在一定湿度范围内正常工作,有效抵抗潮湿环境对测量精度的影响。通过采用特殊的密封技术和防护材料,防止水汽进入传感器内部,从而确保了传感器在潮湿环境中的稳定性和可靠性。在一些湿度较高的生产环境中,如食品加工、纺织印染等行业,基恩士光谱共焦传感器能够稳定地进行测量工作,为生产过程的质量控制提供了有力支持。

在防尘防水性能上,基恩士光谱共焦传感器达到了IP67防护等级。这意味着该传感器能够完全防止灰尘进入,即使在短暂浸泡在水中的情况下,也能保证正常工作。其高防水性能,使得在加工现场等易产生飞沫的场所,如机械加工、汽车制造等行业,能够放心使用。在机械加工过程中,冷却液和切削液的飞溅是常见现象,具有高防水性能的基恩士光谱共焦传感器能够在这样的环境中稳定地测量工件的尺寸和形状,不受飞沫的干扰。


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3.2.2 特殊环境下的应用案例

在真空环境下,基恩士的真空、耐热型探头CL - V020和CL - V050发挥了重要作用。在半导体制造领域,芯片的制造过程需要在超高真空环境下进行,以避免杂质对芯片性能的影响。在芯片光刻工艺中,需要精确测量光刻胶的厚度和位置,CL - V020和CL - V050能够在超高真空环境下稳定工作,对光刻胶进行精确测量,确保光刻工艺的精度,从而提高芯片的制造质量。这两款探头的传感器探头内部不使用有机粘合剂,采用SUS304材质,仅有镜头,尽可能减少渗气的产生,满足了真空环境下对传感器的严格要求。

在高温环境的应用中,以玻璃制造行业为例。在玻璃的成型过程中,玻璃处于高温熔融状态,需要对其尺寸和形状进行实时测量和控制,以保证玻璃产品的质量。基恩士的CL - V020和CL - V050传感器能够直接在高温环境中对玻璃进行测量,其特殊结构使得在200°C的高温下,光学系统不会发生变化,性能稳定。通过对玻璃的实时测量,生产人员可以及时调整生产工艺参数,确保玻璃产品的尺寸和形状符合要求,提高生产效率和产品质量。

 

3.3 针对特殊对象的测量能力

3.3.1 透明、半透明及镜面物体测量

基恩士光谱共焦传感器在对透明、半透明及镜面物体的测量方面,展现出独特的优势。其测量原理基于光谱共焦技术,通过对不同波长光的聚焦和反射光的分析,实现对物体的精确测量。对于透明和半透明物体,传感器能够利用不同波长光在物体内部的折射和反射特性,准确地测量物体的厚度、内部结构等参数。在测量透明玻璃片的厚度时,传感器发射的白光经过色散镜头后,不同波长的光在玻璃片中传播的路径不同,通过分析反射光的波长,传感器可以精确计算出玻璃片的厚度。

在测量半透明的塑料薄膜时,传感器能够穿透薄膜,对薄膜的厚度以及内部可能存在的缺陷进行检测。这一特性使得基恩士光谱共焦传感器在光学材料制造、电子器件封装等领域具有重要的应用价值。在光学镜片制造中,需要精确测量镜片的厚度和曲率,传感器能够快速、准确地完成这些测量任务,为镜片的质量控制提供了可靠的数据支持。

对于镜面物体,由于其表面光滑,光线反射规则,传统的测量方法往往难以准确获取物体的表面信息。而基恩士光谱共焦传感器能够通过精确控制光线的聚焦和反射,有效地避免了镜面反射带来的干扰,实现对镜面物体表面轮廓、平整度等参数的高精度测量。在精密模具制造中,模具的表面质量对产品的成型质量至关重要,传感器可以对模具的镜面表面进行精确测量,确保模具的表面平整度符合要求,从而提高产品的质量和生产效率。

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3.3.2 粗糙表面与微小物体测量

在面对粗糙表面的测量时,基恩士光谱共焦传感器采用了先进的算法和光学技术,能够有效地克服表面粗糙度对测量精度的影响。传感器通过发射多种波长的光,并对反射光进行综合分析,能够准确地确定物体的真实表面位置,减少因表面凹凸不平而产生的测量误差。在测量金属铸件的粗糙表面时,传感器能够快速、准确地获取表面的轮廓信息,为后续的加工和质量检测提供了重要的数据支持。这一特性使得该传感器在机械加工、汽车制造等行业中得到了广泛应用。在汽车零部件的加工过程中,需要对零部件的表面粗糙度进行测量,以确保其符合质量标准,基恩士光谱共焦传感器能够满足这一需求,为汽车制造的质量控制提供了有力保障。

对于微小物体的测量,基恩士光谱共焦传感器凭借其高精度的光学系统和微小的光点尺寸,能够实现对微小物体的精确测量。形状测量型探头CL - PT010的光点直径仅为ø3.5µm,能够准确地追踪微小物体的形状和尺寸。在电子芯片制造中,芯片上的微小电路和元件需要进行精确测量,传感器能够对这些微小结构进行测量,确保芯片的制造精度和性能。在生物医学领域,对于细胞、微生物等微小物体的测量也具有重要意义,传感器可以对细胞的形态、大小进行测量,为生物医学研究提供了重要的技术手段。


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    四、光学传感器应用对薄膜涂布生产的影响4.1 提升生产效率4.1.1 实时监测与反馈在薄膜涂布生产的复杂乐章中,光学传感器实时监测与反馈机制宛如精准的指挥棒,引领着生产的节奏。凭借其卓越的高速数据采集能力,光学传感器能够如同闪电般迅速捕捉涂布过程中的关键参数变化。在高速涂布生产线以每分钟数百米的速度运行时,传感器能够在瞬间采集到薄膜厚度、涂布速度、位置偏差等数据,为生产过程的实时监控提供了坚实的数据基础。这些采集到的数据如同及时的情报,被迅速传输至控制系统。控制系统则如同智慧的大脑,对这些数据进行深入分析。一旦发现参数偏离预设的理想范围,控制系统会立即发出指令,如同指挥官下达作战命令,对涂布设备的相关参数进行精准调整。当检测到薄膜厚度略微超出标准时,控制系统会迅速调整涂布头的压力,使涂布量精确减少,确保薄膜厚度回归正常范围。这种实时监测与反馈机制的存在,使得生产过程能够始终保持在最佳状态。它避免了因参数失控而导致的生产中断和产品质量问题,如同为生产线安装了一个智能的 “稳定器”。与传统的生产方式相比,生产调整的时间大幅缩短,从过去的数小时甚至数天,缩短至现在的几分钟甚至几秒钟,极大地提高了生产效率。4.1.2 减少停机时间在薄膜涂布生产的漫长旅程中,设备故障和产品质量问题如同隐藏在道路上的绊脚石,可能导致停机时间的增加,严重影响生产效率。而光学传感器的实时监测功能,就像一位警惕的卫...
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    2023 - 08 - 21
    摘要:基膜厚度是许多工业领域中重要的参数,特别是在薄膜涂覆和半导体制造等领域。本报告提出了一种基于高精度光谱感测的基膜厚度测量方案,该方案采用非接触测量技术,具有高重复性精度要求和不损伤产品表面的优势。通过详细的方案设计、设备选择和实验验证,展示了如何实现基膜厚度的准确测量,并最终提高生产效率。引言基膜厚度的精确测量对于许多行业来说至关重要。传统测量方法中的接触式测量存在损伤产品表面和对射测量不准确的问题。相比之下,高精度光谱感测技术具有非接触、高重复性和高精度的优势,因此成为了基膜厚度测量的理想方案。方案设计基于高精度光谱感测的基膜厚度测量方案设计如下:2.1 设备选择选择一台高精度光谱感测仪器,具备以下特点:微米级或亚微米级分辨率:满足对基膜厚度的高精度要求。宽波长范围:覆盖整个感兴趣的波长范围。快速采集速度:能够快速获取数据,提高生产效率。稳定性和重复性好:确保测量结果的准确性和可靠性。2.2 光谱感测技术采用反射式光谱感测技术,原理如下:在感测仪器中,发射一个宽光谱的光源,照射到待测样品表面。根据不同厚度的基膜对光的反射率不同,形成一个光谱反射率图像。通过对反射率图像的分析和处理,可以确定基膜的厚度。2.3 实验设计设计实验验证基膜厚度测量方案的准确性和重复性。选择一系列已知厚度的基膜作为标准样品。使用高精度光谱感测仪器对标准样品进行测量,并记录测量结果。重复多次测量,并计...
  • 4
    2023 - 12 - 23
    摘要:圆筒内壁的检测在工业生产中具有重要意义,传统方法存在诸多问题。本文介绍了一种新型的检测系统,该系统结合了改进的激光三角测距法和机器视觉技术,旨在解决传统方法的不足。新方法可以在高温环境下工作,对小径圆筒进行测量,且测量精度高、速度快。通过实验验证,该系统能够实现圆筒内壁的高质量、高速度的在线检测,为现代工业生产提供了有力支持。关键词:圆筒内壁检测;机器视觉;激光三角测距法;在线检测引言圆筒内壁检测是工业生产中的重要环节,其质量直接关系到产品的性能和使用寿命。传统的检测方法存在诸多问题,如检测精度不高、速度慢、无法在线检测等。为了解决这些问题,本文提出了一种新型的检测系统,该系统结合了改进的激光三角测距法和机器视觉技术,旨在实现圆筒内壁的高质量、高速度的在线检测。工作原理本系统采用激光三角测距法作为主要测量手段。激光三角测距法是一种非接触式测量方法,通过激光投射到被测物体表面并反射回来,再通过传感器接收,经过处理后可以得到被测物体的距离和尺寸信息。本系统对传统的激光三角测距法进行了改进,使其能够在高温环境下工作,并对小径圆筒进行测量。同时,本系统还采用了机器视觉技术进行辅助测量和判断。机器视觉技术是通过计算机模拟人类的视觉功能,实现对图像的采集、处理和分析。本系统利用机器视觉技术对圆筒内壁表面进行图像采集和处理,通过算法识别和判断内壁表面的缺陷和尺寸信息。通过将激光三角测距法和...
  • 5
    2025 - 03 - 05
    在工业自动化领域,激光位移传感器是精密测量的核心器件。本文以国产泓川科技的LTP150与基恩士的LK-G150为对比对象,从核心技术参数、功能设计及性价比等维度,解析国产传感器的创新突破与本土化优势。一、核心参数对比:性能旗鼓相当,国产线性度更优精度与稳定性LTP150的线性度为±0.02%F.S.,优于LK-G150的±0.05%F.S.,表明其全量程范围内的测量一致性更佳。重复精度方面,LK-G150(0.5μm)略高于LTP150(1.2μm),但需注意LK-G150数据基于4096次平均化处理,而LTP150在无平均条件下的65536次采样仍保持1.2μm偏差,实际动态场景下稳定性更可靠。采样频率与响应速度LTP150支持50kHz全量程采样,并可扩展至160kHz(量程缩小至20%),远超LK-G150的1kHz上限。高频采样能力使其在高速生产线(如电池极片、半导体晶圆检测)中可捕捉更多细节,避免数据遗漏。环境适应性两者均具备IP67防护与抗振设计,但LTP150可选**-40°C至70°C宽温版本**,覆盖极寒或高温车间环境,而LK-G150仅支持050°C,适用场景受限。以下是 LTP150(泓川科技) 与 LK-G150(基恩士) 激光位移传感器的核心参数对比表格,重点突出国产...
  • 6
    2025 - 01 - 14
    一、引言1.1 研究背景与意义在工业制造、科研等众多领域,精密测量技术如同基石,支撑着产品质量的提升与科学研究的深入。光谱共焦传感器作为精密测量领域的关键技术,正以其独特的优势,在诸多行业中发挥着无可替代的作用。它能精确测量物体的位移、厚度、表面轮廓等参数,为生产过程的精确控制与产品质量的严格把控提供了关键数据支持。基恩士作为传感器领域的佼佼者,其推出的光谱共焦传感器在市场上备受瞩目。基恩士光谱共焦传感器凭借卓越的性能,如高精度、高稳定性、快速响应等,在精密测量领域中脱颖而出。在半导体制造过程中,芯片的生产对精度要求极高,基恩士光谱共焦传感器可精准测量芯片的厚度、线宽等关键参数,保障芯片的性能与质量。在光学元件制造领域,其能够精确测量透镜的曲率、厚度等参数,助力生产出高质量的光学元件。研究基恩士光谱共焦传感器,对于推动精密测量技术的发展具有重要意义。通过深入剖析其原理、结构、性能以及应用案例,能够为相关领域的技术创新提供参考,促进测量技术的不断进步。在实际应用中,有助于用户更合理地选择和使用该传感器,提高生产效率,降低生产成本。在汽车制造中,利用基恩士光谱共焦传感器对零部件进行精密测量,可优化生产流程,减少废品率。 1.2 研究现状在国外,光谱共焦传感器的研究起步较早,技术也相对成熟。法国的STIL公司作为光谱共焦传感器的发明者,一直处于该领域的技术前沿。其研发的光谱共焦...
  • 7
    2025 - 02 - 19
    一、测量原理与技术框架高精度激光位移传感器实现1μm以下精度的核心在于三角测量法的深度优化。如图1所示,当激光束投射到被测表面时,散射光斑经接收透镜在CMOS/CCD阵列上形成位移图像。根据几何关系:\Delta x = \frac{L \cdot \sinθ}{M \cdot \cos(α±θ)}Δx=M⋅cos(α±θ)L⋅sinθ其中L为基距,θ为接收角,M为放大倍数。要实现亚微米分辨率需突破传统三角法的三个技术瓶颈:光斑质量退化、环境噪声干扰、信号处理延迟。二、关键算法突破1. 光斑中心定位算法采用改进型高斯混合模型(GMM)结合小波变换降噪,可有效抑制散斑噪声。研究显示[1],基于Marr小波的边缘检测算法可使定位精度提升至0.12像素(对应0.05μm)。2. 动态补偿算法LTP系列采用专利技术(CN202310456789.1)中的自适应卡尔曼滤波:PYTHONclass AdaptiveKalman:    def update(self, z):        # 实时调整过程噪声协方差Q        se...
  • 8
    2023 - 03 - 20
    介绍工业光电传感器是现代制造业中最常用的检测设备之一,广泛应用于自动化生产线、机械加工、装配、物流搬运等行业。随着国民经济的不断发展,中国的工业光电传感器制造业也不断发展壮大,成为制造业的一支重要力量。本文旨在对中国产的工业光电传感器现状进行描述。发展历史20世纪80年代初期,我国的工业自动化程度比较低,大部分生产线仍采用人力操作,制造业存在高人力成本、低效率、品质难以保证等问题。为了提高制造业的效率和品质,中国开始引入外国的工业自动化设备,其中就包括工业光电传感器。80年代中后期,国内开始试水制造工业光电传感器,并逐步发展壮大。90年代初期,随着国民经济的增长和工业自动化的加速推进,中国的工业光电传感器制造业进入快速发展期。如今,中国的工业光电传感器制造业已经处于全球领先地位,成为世界闻名的光电传感器生产基地之一。产业链分析商业模式中国的工业光电传感器制造业商业模式主要是以生产销售为主,较少采用研发生产销售一体化模式。生产企业主要供应给自动化设备制造商,然后这些自动化设备制造商销售给最终用户,最终用户则使用这些设备来自动化生产线。除此之外,还有一些企业将工业光电传感器产品应用到自己的设备制造中,以提高自己产品的品质和效率,然后再将自己的产品销售给最终用户。在商业模式上,中国的工业光电传感器制造业与欧美等发达国家还存在一定的差距。技术研发中国的工业光电传感器制造业在技术研发方面逐渐...
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泓川科技国产系列光谱共焦/激光位移传感器/白光干涉测厚产品性能一览 2025 - 09 - 05 高精度测量传感器全系列:赋能精密制造,适配多元检测需求聚焦半导体、光学膜、机械加工等领域的精密检测核心痛点,我们推出全系列高性能测量传感器,覆盖 “测厚、对焦、位移” 三大核心应用场景,以 “高精准、高速度、高适配” 为设计核心,为您的工艺控制与质量检测提供可靠技术支撑。以下为各产品系列的详细介绍:1.LTS-IR 红外干涉测厚传感器:半导体材料测厚专属核心用途:专为硅、碳化硅、砷化镓等半导体材料设计,精准实现晶圆等器件的厚度测量。性能优点:精度卓越:±0.1μm 线性精度 + 2nm 重复精度,确保测量数据稳定可靠;量程适配:覆盖 10μm2mm 测厚范围,满足多数半导体材料检测需求;高效高速:40kHz 采样速度,快速捕捉厚度数据,适配在线检测节奏;灵活适配:宽范围工作距离设计,可灵活匹配不同规格的检测设备与场景。2. 分体式对焦传感器:半导体 / 面板缺陷检测的 “高速对焦助手”核心用途:针对半导体、面板领域的高精度缺陷检测场景,提供高速实时对焦支持,尤其适配显微对焦类检测设备。性能优点:对焦速度快:50kHz 高速对焦,同步匹配缺陷检测的实时性需求;对焦精度高:0.5μm 对焦精度,保障缺陷成像清晰、检测无偏差;设计灵活:分体式结构,可根据检测设备的安装空间与布局灵活调整,降低适配难度。3. LT-R 反射膜厚仪:极薄膜厚检测的 “精密管家”核心用途:专注于极薄膜...
多方面研究泓川科技LTP系列大量程全国产激光位移传感器 2025 - 09 - 02 泓川科技激光位移传感器产品技术报告尊敬的客户: 感谢您对泓川科技激光位移传感器产品的关注与信任。为帮助您全面了解我司产品,现将激光位移传感器相关技术信息从参数指标、设计原理、结构设计等八大核心维度进行详细说明,为您的选型、使用及维护提供专业参考。一、参数指标我司激光位移传感器涵盖 LTP400 系列与 LTP450 系列,各型号核心参数经纳米级高精度激光干涉仪标定验证,确保数据精准可靠,具体参数如下表所示:表 1:LTP400EA参数表参数类别具体参数LTP400EA备注基础测量参数测量中心距离400mm以量程中心位置计算(*1)量程200mm-重复精度(静态)3μm测量标准白色陶瓷样件,50kHz 无平均,取 65536 组数据均方根偏差(*2)线性度±0.03%F.S.(F.S.=200mm)采用纳米级激光干涉仪标定(*3)光源与光斑光源类型-激光功率可定制,部分型号提供 405nm 蓝光版本(*4)光束直径聚焦点光斑 Φ300μm中心位置直径,两端相对变大(*5)电气参数电源电压DC9-36V-功耗约 2.5W-短路保护反向连接保护、过电流保护-输出与通信模拟量输出(选配)电压:0-5V/010V/-1010V;电流:420mA探头可独立提供电压、电流与 RS485 输出(*6)通讯接口RS485 串口、TCP/IP 网口可选配模拟电压 / 电流输出模块(*7)响应...
泓川科技发布 LT-CP 系列 ETHERCAT 总线高光谱共焦控制器,32KHz 高速采样引领工业... 2025 - 08 - 30 泓川科技发布 LT-CP 系列 ETHERCAT 总线高光谱共焦控制器,32KHz 高速采样引领工业高精度测量革新近日,工业高精度测量领域迎来技术突破 —— 泓川科技正式推出LT-CP 系列 ETHERCAT 总线高光谱共焦传感器控制器(含单通道 LT-CPS、双通道 LT-CPD、四通道 LT-CPF 三款型号,含普通光源与高亮激光光源版本)。该系列产品以 “32KHz 高速采样” 与 “ETHERCAT 工业总线” 为核心亮点,填补了行业内 “高频响应 + 实时协同” 兼具的技术空白,为新能源、半导体、汽车制造等高端领域的动态高精度测量需求提供了全新解决方案。一、核心突破:32KHz 高速采样,破解 “多通道降速” 行业痛点光谱共焦技术的核心竞争力在于 “高精度” 与 “响应速度” 的平衡,而 LT-CP 系列在速度维度实现了关键突破 ——单通道模式下最高采样频率达 32KHz,意味着每秒可完成 32000 次精准距离 / 厚度测量,相当于对动态移动的被测物体(如高速传输的电池极片、晶圆)实现 “无遗漏” 的高频捕捉,测量分辨率与动态响应能力远超行业常规 10-20KHz 级别控制器。更具稀缺性的是,该系列打破了 “多通道即降速” 的传统局限:即使在双通道模式(最高 16KHz)、四通道模式(最高 8KHz)下,仍保持高频响应的稳定性。以四通道 LT-CPF 为例,其每通道 8...
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