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光学测量传感器在存储硬盘HDD检测中的应用研究报告(上)

日期: 2025-01-17
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来自 泓川科技
发表于: 2025-01-17
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一、引言

1.1 研究背景与意义

在当今数字化信息爆炸的时代,数据存储的重要性愈发凸显。硬盘驱动器(HDD)作为一种传统且广泛应用的大容量存储设备,在数据存储领域占据着举足轻重的地位。从个人计算机中的数据存储,到企业级数据中心的海量数据管理,HDD 都发挥着不可替代的作用。随着科技的飞速发展,各行业对数据存储的容量、速度、稳定性以及可靠性等方面的要求不断提高。例如,在影视制作行业,4K、8K 等高分辨率视频的编辑和存储需要大容量且读写速度快的存储设备;在金融行业,大量交易数据的实时存储和快速检索对 HDD 的性能和可靠性提出了严苛要求。

为了确保 HDD 能够满足这些日益增长的需求,其制造过程中的质量控制至关重要。而光学传感器检测技术在 HDD 的质量控制中扮演着关键角色。通过运用光学传感器,可以对 HDD 的多个关键参数进行精确检测。比如,检测盘片的平整度,盘片平整度的微小偏差都可能导致磁头与盘片之间的距离不稳定,进而影响数据的读写准确性和稳定性;测量磁头的位置精度,磁头定位不准确会使数据读写出现错误,降低 HDD 的性能;监测电机的转速均匀性,电机转速不稳定会导致数据读取速度波动,影响用户体验。光学传感器能够以非接触的方式进行高精度检测,避免了对 HDD 部件的损伤,同时还能实现快速、高效的检测,大大提高了生产效率和产品质量。

 

1.2 研究目的与方法

本研究旨在深入探究不同类型光学传感器针对存储硬盘 HDD 的检测方法及其所涉及的测量技术。具体而言,将全面剖析各类光学传感器的工作原理,包括其如何利用光学特性实现对 HDD 相关参数的感知和测量;详细阐述它们在 HDD 检测中的具体应用场景,例如在盘片制造环节对盘片厚度、表面粗糙度的检测,在磁头组装过程中对磁头高度、角度的测量等;深入探讨这些传感器在检测过程中展现出的性能特点,如检测精度、检测速度、稳定性以及对不同工作环境的适应性等。通过对这些方面的研究,能够为 HDD 生产企业提供全面、系统的技术参考,助力其优化生产工艺,提高产品质量,增强市场竞争力。

在研究过程中,将采用多种研究方法。案例分析法是其中之一,通过深入研究实际生产中应用光学传感器检测 HDD 的成功案例,分析其在不同场景下的应用效果、遇到的问题及解决方案,能够为其他企业提供宝贵的实践经验。对比研究法也将被广泛运用,对不同类型光学传感器在检测 HDD 时的性能、优缺点进行对比,从而清晰地展现出各种传感器的适用范围和局限性,为企业在选择传感器时提供科学依据。同时,还将结合理论分析,深入探讨光学传感器的工作原理、测量技术与 HDD 检测需求之间的内在联系,从理论层面为实际应用提供指导。

 

二、HDD 概述

2.1 HDD 结构与工作原理

2.1.1 内部组件剖析

硬盘驱动器(HDD)宛如一个精密复杂的机械装置,其内部蕴含着众多至关重要的组件,这些组件协同运作,共同确保数据的高效存储与读取。

磁盘,作为 HDD 的核心存储介质,通常由质地坚硬的金属或玻璃材质打造而成。其表面均匀地涂覆着一层极为精细的磁性材料,恰似一块精心准备的画布,等待着数据的 “描绘”。磁盘以令人惊叹的高速持续旋转,转速一般在 5400 转 / 分钟至 15000 转 / 分钟之间,这一高速旋转为数据的快速读写奠定了坚实基础。在这高速旋转的磁盘上,数据被巧妙地存储在一个个同心圆状的磁道之中,这些磁道犹如唱片上的纹路,密密麻麻却又井然有序。而每个磁道又进一步被细致划分为若干个扇区,扇区则是数据存储与读取的最小单位,恰似构成数据大厦的基石。

读写头堪称 HDD 的 “数据搬运工”,其肩负着读取和写入数据的重任。它宛如一个精准的探测器,通过感应磁盘表面的磁场变化,将存储在磁盘上的磁性信息转化为电信号,进而实现数据的读取。而在写入数据时,读写头则会依据电信号,精确地改变磁盘表面特定区域的磁场方向,从而将数据 “烙印” 在磁盘之上。读写头与磁盘表面之间的距离极其微小,仅有几纳米,这一微妙的距离既保证了读写的高精度,又对 HDD 的制造工艺和稳定性提出了极高的要求。

磁头臂如同读写头的 “移动支架”,它能够灵活地在磁盘表面移动,将读写头精准地定位到目标磁道上。这一移动过程犹如指挥家在乐谱上精准地指引着音符,确保读写头能够快速、准确地访问到所需的数据。磁头臂的运动由高性能的伺服电机驱动,该电机具备出色的响应速度和定位精度,能够在短时间内完成磁头的精确定位,为数据的快速读写提供了有力保障。

主轴电机则是 HDD 的 “动力之源”,它负责驱动磁盘以稳定的高速旋转。为了确保磁盘旋转的稳定性和可靠性,主轴电机通常采用先进的无刷直流电机或感应电机技术。这些技术能够有效减少电机运行时的振动和噪音,为磁盘提供平稳、高效的旋转动力,使得数据的读写过程能够在稳定的环境中进行。

 

2.1.2 数据读写机制

在 HDD 的世界里,数据的读写过程宛如一场精密而有序的舞蹈。当需要写入数据时,计算机系统首先会向 HDD 发送详细的写入指令,其中明确包含了数据的内容以及需要存储的具体位置信息。这些指令如同指挥官的命令,迅速传达到 HDD 的控制器。

控制器宛如一位经验丰富的调度员,它接收到指令后,会立即对其进行解析和处理。随后,控制器精准地控制磁头臂开始移动,将读写头小心翼翼地引导至目标磁道的上方。这一过程要求磁头臂的移动必须高度精确,如同狙击手瞄准目标一般,一丝一毫的偏差都可能导致数据写入错误。

当读写头成功定位到目标磁道后,磁盘在主轴电机的强劲驱动下持续高速旋转。此时,读写头依据接收到的电信号,巧妙地改变磁盘表面特定区域的磁场方向。通过这种方式,数据以二进制的形式被精确地 “铭刻” 在磁盘的指定扇区上,完成了数据的写入操作。这一过程犹如在磁盘上书写秘密代码,每一个磁场方向的改变都承载着数据的重要信息。

而在读取数据时,过程则恰似写入的逆操作。同样,计算机系统先向 HDD 发出读取指令,控制器迅速响应,指挥磁头臂将读写头移动到存储数据的目标磁道上方。随着磁盘的高速旋转,读写头开始感应磁盘表面的磁场变化。它如同一位敏锐的侦探,从这些微妙的磁场变化中捕捉到存储在磁盘上的二进制数据信息,并将其转换为电信号。

这些电信号随后被传输至控制器,控制器对其进行一系列复杂的解码和处理操作。经过层层解析,最终将数据还原成计算机能够理解和使用的格式,并将其传输回计算机系统。整个数据读取过程就像是从磁盘的 “数据宝库” 中精准地提取所需的宝藏,每一个步骤都需要高度的精确性和稳定性,以确保数据的准确无误传输。

 

2.2 HDD 的类型与特点

2.2.1 不同类型介绍

HDD 根据其应用场景和使用方式的差异,可大致划分为内置、外置以及便携式等多种类型。

内置 HDD 宛如计算机的 “内部仓库”,它被直接安装在计算机的内部,与计算机的其他组件紧密协作。这种类型的 HDD 通常具有较大的存储容量,能够满足用户对于操作系统、应用程序以及大量数据文件的存储需求。其传输速度相对较快,这得益于它与计算机内部总线的高速连接方式,能够实现数据的快速读写,为计算机的高效运行提供了有力支持。例如,在台式计算机中,内置 HDD 可以存储用户的照片、视频、文档等各种个人文件,以及安装各类大型软件和游戏,让用户在使用计算机时能够快速访问和调用这些资源。

外置 HDD 则像是一个可移动的 “数据集装箱”,它通过诸如 Thunderbolt 或 USB 等接口与计算机进行连接。这种连接方式使得外置 HDD 具有很强的灵活性,用户可以根据需要随时将其连接到不同的计算机设备上,实现数据的共享和转移。外置 HDD 的容量也相当可观,能够满足用户对数据备份、大型文件传输等方面的需求。比如,摄影师可以使用外置 HDD 来备份大量的高清照片和视频素材,方便在不同的工作地点进行数据处理和编辑。

便携式 HDD 则以其小巧轻便的身形脱颖而出,如同一个随身的数据伴侣。它主要依赖 USB 接口供电,这使得它无需额外的电源适配器,使用起来极为便捷。便携式 HDD 非常适合用户在外出旅行、办公等场景中携带,满足用户随时随地存储和访问数据的需求。例如,商务人士可以将便携式 HDD 随身携带,里面存储着重要的工作文档、演示文稿等资料,无论在飞机上、火车上还是在客户现场,都能方便地使用这些数据。

 

2.2.2 与其他存储设备对比

与近年来发展迅猛的固态硬盘(SSD)相比,HDD 在性能、成本、可靠性等诸多方面呈现出独特的特点。

在性能方面,SSD 凭借其基于闪存芯片的存储技术,展现出了令人瞩目的读写速度。尤其是采用 NVMe 协议的 SSD,其数据读写速度更是远超传统的 HDD。例如,在启动操作系统、加载大型应用程序等场景中,SSD 能够在极短的时间内完成操作,大大提升了用户的使用体验。而 HDD 由于其机械结构的限制,读写数据时需要依赖磁盘的旋转和磁头的移动,这一过程相对耗时,导致其读写速度较慢。不过,在顺序读写大量连续数据时,HDD 仍能凭借其较大的缓存和稳定的传输性能,保持一定的优势。

成本方面,HDD 具有明显的优势。由于其技术成熟,生产工艺相对简单,使得 HDD 的单位存储成本较低。这使得 HDD 在大容量数据存储领域,如数据中心、企业级存储等场景中,依然占据着重要的地位。例如,企业在构建大规模的数据存储系统时,考虑到成本因素,往往会选择使用 HDD 来存储大量的冷数据。而 SSD 由于其闪存芯片的制造成本较高,导致其整体价格相对较贵,尤其是大容量的 SSD,价格更是让许多用户望而却步。

可靠性方面,SSD 由于没有机械运动部件,不存在磁盘旋转、磁头移动等可能导致故障的因素,因此在面对震动、冲击等情况时,具有更强的稳定性和耐用性。而 HDD 的机械部件在长期使用过程中,可能会因磨损、老化等问题出现故障,例如磁盘可能会出现坏道,磁头可能会出现定位不准确等情况,从而影响数据的安全性和可靠性。不过,随着 HDD 技术的不断发展,其在抗震、抗冲击等方面的性能也在不断提升,并且通过采用冗余技术、数据校验等手段,也能在一定程度上提高数据的可靠性。

 

三、光学测量传感器基础

3.1 光学测量传感器分类

3.1.1 常见类型列举

在现代科技的广袤领域中,光学测量传感器犹如繁星般璀璨,种类繁多,令人目不暇接。其中,接触式光电传感器凭借其独特的工作方式,在特定领域发挥着关键作用。它如同一位亲密的伙伴,需要与被测量物体进行直接接触,通过这种紧密的接触,精准地感知物体的位置、位移等信息。这种传感器常见于一些对精度要求极高的精密机械加工领域,例如在数控机床中,它能够实时监测刀具与工件之间的相对位置,确保加工过程的准确性和稳定性。

非接触式光电传感器则宛如一位敏锐的观察者,无需与被测量物体有任何直接接触,便能远距离对物体的状态进行探测。它利用光的反射、折射等特性,如同无形的触角,灵敏地感知物体的存在、运动状态以及表面特征等信息。在自动化生产线中,非接触式光电传感器被广泛应用于物体的计数、检测物体是否到位等环节。比如在饮料瓶的生产线上,它能够快速、准确地统计经过的饮料瓶数量,确保生产流程的顺畅。

激光光电传感器更是以其卓越的性能脱颖而出,成为光学测量领域的佼佼者。它借助激光束的高方向性、高能量等特性,能够实现对物体的高精度测量。无论是测量距离、位移,还是检测物体的尺寸、形状等,激光光电传感器都能展现出惊人的准确性和可靠性。在建筑行业中,激光光电传感器可用于测量建筑物的高度、平整度等参数,为建筑工程的质量提供有力保障。在工业制造领域,它常用于对精密零部件的尺寸检测,确保产品符合严格的质量标准。

 

3.1.2 各类原理阐述

接触式光电传感器的工作原理,恰似一场精密的 “触觉感知”。以常见的接触式光电位移传感器为例,它通常由光电编码器和拉线盒巧妙组合而成。当传感器与被测量物体接触后,物体的位移会带动拉绳的移动,而拉绳的运动又会促使光电编码器产生相应的电信号变化。通过对这些电信号的精确解析和处理,便能精准地获取物体的位移信息。这种传感器的优势在于其测量精度高,能够满足对微小位移测量的严苛要求,就如同在微观世界中精准地捕捉物体的每一个细微动作。

非接触式光电传感器的工作原理则基于光的反射、折射和散射等奇妙光学现象。反射式光电传感器,如同一位擅长反射 “游戏” 的高手,当光源发出的光照射到被检测物体上时,物体将光反射回来,位于一旁的光电探测器则敏锐地捕捉这些反射光,并将其转化为电信号。通过对电信号的分析,便能判断物体的存在、位置以及表面特征等信息。在智能安防系统中,反射式光电传感器可用于检测人体的靠近,当有人进入监测区域时,传感器会迅速感应到人体反射的光线变化,从而触发警报系统。

对射式光电传感器则像是一对默契的 “搭档”,由发射器和接收器分别位于两侧组成。发射器发射出的光线如同一条无形的 “桥梁”,直接照射到接收器上。一旦有物体穿过这条 “光线桥梁”,光线的传输就会被阻挡,接收器接收到的光信号随即发生变化,进而产生相应的电信号。这种传感器在自动化生产线的物体检测中应用广泛,例如在流水线上检测产品是否通过特定位置,当产品遮挡住光线时,传感器会立即发出信号,通知控制系统进行相应处理。

激光光电传感器的工作原理更是精妙绝伦。以激光测距传感器为例,它就像是一位精准的 “距离丈量者”。激光二极管首先向目标物体发射出一束极其精细的激光脉冲,这束激光脉冲如同离弦之箭,迅速射向目标。目标物体将激光脉冲反射回来,部分散射光被传感器的接收器巧妙接收。通过精确记录从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,再结合光速这一恒定的物理常数,便能运用简单的数学公式准确计算出目标物体与传感器之间的距离。在测绘领域,激光测距传感器可用于测量地形的起伏、建筑物之间的距离等,为地图绘制和工程规划提供了重要的数据支持。

光学测量传感器在存储硬盘HDD检测中的应用研究报告(上)

 

3.2 光学测量传感器工作机制

3.2.1 光信号发射与接收

在光学测量传感器的奇妙世界里,光信号的发射与接收过程宛如一场精彩的 “光之旅”。

传感器中的光源,就像是一位充满活力的 “光使者”,肩负着发射光信号的重要使命。常见的光源包括发光二极管(LED)、激光二极管等。以激光二极管为例,当它被激活时,会产生一束具有高度方向性和单色性的激光束。这束激光束如同一条笔直的光线 “高速公路”,以极快的速度射向被测量物体。在这个过程中,激光束的能量高度集中,能够在远距离传输中保持较强的强度,为后续的测量工作提供了坚实的基础。

当激光束照射到被测量物体表面时,奇妙的现象发生了。物体表面会根据其自身的特性,对激光束进行反射、散射或透射等不同方式的处理。如果物体表面较为光滑,类似于镜子一般,那么大部分激光束会以规则的反射方式返回;而如果物体表面较为粗糙,激光束则会向各个方向散射。在一些特殊情况下,例如物体是透明的,部分激光束还会透过物体继续传播。

此时,传感器的接收器就如同一位敏锐的 “光捕手”,时刻准备着接收这些从物体表面返回的光信号。接收器通常由一系列精密的光学元件和光电探测器组成。光学元件负责将返回的光信号进行收集、聚焦等处理,使其能够准确地照射到光电探测器上。光电探测器则是整个接收过程的核心部件,它能够将接收到的光信号巧妙地转化为电信号,为后续的数据处理提供原始素材。例如,雪崩光电二极管就是一种常用的光电探测器,它具有内部放大功能,能够检测到极其微弱的光信号,并将其转化为相应的电信号,就像一位敏感的 “翻译官”,将光的语言准确地转化为电的语言。

 

3.2.2 信号转换与处理

从接收器输出的电信号,宛如一串神秘的 “电码”,需要经过一系列复杂的转换与处理过程,才能成为我们能够理解和使用的测量数据。

首先,电信号会被传输至信号调理电路,这就像是一个专业的 “信号整理师”。信号调理电路的主要任务是对电信号进行放大、滤波等处理。由于从光电探测器输出的电信号通常比较微弱,容易受到外界噪声的干扰,因此需要通过放大器将其信号强度增强,使其能够在后续的传输和处理过程中保持稳定。同时,滤波器会对电信号进行筛选,去除其中夹杂的各种噪声和干扰信号,就像一个精细的滤网,只留下纯净的、有用的电信号。

经过信号调理电路处理后的电信号,随后会进入数据采集系统。数据采集系统就像是一个高效的 “数据采集员”,它能够按照一定的时间间隔对电信号进行采样,并将其转换为数字信号。这一过程就像是将连续的电信号切成一个个离散的数字片段,以便计算机能够进行处理。数字信号具有抗干扰能力强、易于存储和传输等优点,为后续的数据处理和分析提供了便利。

在数据采集系统完成对电信号的数字化转换后,数字信号会被传输至微处理器或计算机中进行进一步的处理。在这里,强大的算法和软件就像是一位智慧的 “数据分析师”,它们能够对数字信号进行深入的分析和计算。例如,通过特定的算法,可以根据光信号的传输时间、强度等信息,计算出被测量物体的距离、位移、速度等参数。同时,还可以对测量数据进行校准、补偿等处理,以提高测量的准确性和可靠性。在一些高级的光学测量传感器中,还具备数据存储和通信功能,能够将测量数据存储在本地存储器中,或者通过网络将数据传输至远程监控中心,实现数据的实时共享和远程监测。

 

四、光学传感器对 HDD 检测方法

4.1 厚度检测

4.1.1 光纤型激光位移传感器应用

在存储硬盘 HDD 的制造过程中,对其内部各组件厚度的精确检测至关重要。以基恩士的 SI 系列微型传感头型分光干涉式激光位移计为例,该系列产品在厚度检测方面展现出卓越的性能。在实际应用中,SI 系列采用光纤型激光位移传感器,其独特的设计使得在测量透明媒介厚度时,操作变得极为简便。只需将小巧的传感头精准安装到媒介上方,便能迅速开启检测工作。


 光学测量传感器在存储硬盘HDD检测中的应用研究报告(上)

4.1.2 检测原理与优势

其检测原理基于光的干涉现象。当传感头发射出的光线照射到光盘等透明媒介时,光盘表面和背面会分别反射光线,这两道反射光束相互干涉,形成独特的干涉光。通过对这一干涉光的深入分析,便能瞬间获取媒介的厚度信息。这种测量方式具有诸多显著优势。非接触式测量是其一大亮点,它避免了传统接触式测量方法可能对工件造成的损伤风险。在以往采用静电容量方式进行测量时,由于安装距离较近,极易因接触工件而导致工件损坏,影响产品质量和生产效率。而 SI 系列的激光位移传感器通过远离工件进行测量,有效消除了这一隐患。

高精度测量也是该系列产品的核心优势之一。即使是在狭小的测量部位,凭借其仅数 10 µm 的激光束,也能够精准捕捉到测量点,确保测量结果的准确性和可靠性。在对 HDD 内部一些精密的透明组件进行厚度检测时,这种高精度的测量能力能够及时发现微小的厚度偏差,为产品质量控制提供了有力保障。此外,SI 系列还具备测量范围较广的特点,通过采用定制传感头 SI - F80SO (55015),能够满足不同尺寸和规格的透明媒介厚度测量需求,进一步拓宽了其应用场景。

 

4.2 平坦度与高度检测

4.2.1 超高速轮廓测量仪的运用

在 HDD 的质量检测环节中,对底盘的平坦度以及外壳密封材料高度等参数的精确测量,对于确保 HDD 的整体性能和稳定性起着关键作用。基恩士的 LJ - V7000 系列超高速轮廓测量仪在这方面发挥着重要作用。在实际生产中,该系列测量仪被广泛应用于检测 HDD 底盘的平坦度。通过对底盘表面进行全面扫描,能够快速、准确地获取底盘各部位的高度信息,从而判断其平坦度是否符合严格的生产标准。在检测外壳的密封材料高度时,LJ - V7000 系列同样表现出色。它能够针对密封材料的复杂形状,进行全方位的检测,为产品的密封性能提供了可靠的数据支持。

光学测量传感器在存储硬盘HDD检测中的应用研究报告(上)

 

4.2.2 测量方式与效果

LJ - V7000 系列采用了先进的测量方式,通过与高精度移动载物台系统化连接,实现了非接触、高速、多点测量的需求。在测量过程中,测量仪首先利用其超高速的扫描功能,对目标物体进行快速扫描。其新开发的定制 IC 具备强大的超高速管道处理能力,能够迅速读取 CMOS 的拍摄数据,并对这些数据进行高分辨率子像素处理,确保获取的图像信息准确无误。随后,测量仪对处理后的图像数据进行高精度线性化处理,进一步提高数据的准确性和可靠性。通过这些复杂而精密的处理过程,测量仪能够快速、准确地测量出目标物体的高度和形状信息,实现对底盘平坦度和密封材料高度的精确测量。

这种测量方式带来了显著的效果。在检测底盘平坦度时,能够精确检测出微小的起伏和偏差,为生产过程中的调整和改进提供了精准的依据。对于密封材料高度的测量,不仅能够准确测量出高度值,还能根据密封材料的形状,同时进行多种检查,如检查峰值高度、宽度、面积以及进行形状比较等。通过这些全面的检查,能够确保密封材料的各项参数都符合设计要求,从而有效提升 HDD 的密封性能,防止灰尘、湿气等外界因素对内部组件的侵蚀,延长 HDD 的使用寿命,提高产品的整体质量和稳定性。

光学测量传感器在存储硬盘HDD检测中的应用研究报告(上)

 

4.3 张数与间隙检测

4.3.1 特定传感器的选择

在 HDD 的生产过程中,对减震器张数的准确辨别以及对 E - Block 缝隙的精确测量,对于保证 HDD 的性能和可靠性至关重要。以往,检测减震器张数通常采用显微镜以目视方式进行,这种方法不仅耗费大量的时间和人力,而且容易受到人为因素的影响,导致检测结果的准确性难以保证。而在测量 E - Block 缝隙时,传统方法也存在诸多局限性。如今,2D 激光位移传感器凭借其独特的优势,成为解决这些问题的理想选择。

光学测量传感器在存储硬盘HDD检测中的应用研究报告(上)

 

4.3.2 检测过程与精度

以检测减震器张数为例,2D 激光位移传感器通过发射激光束,对减震器进行全面扫描。激光束在遇到减震器的不同层面时,会产生不同的反射信号。传感器的接收器敏锐地捕捉这些反射信号,并将其转化为电信号。通过对这些电信号的精确分析和处理,传感器能够清晰地分辨出减震器的每一层,从而准确地确定减震器的张数。在测量 E - Block 缝隙时,2D 激光位移传感器同样展现出卓越的性能。它能够以高精度测量出 E - Block 缝隙的宽度和节距等参数。通过对多个测量点的精确测量,传感器能够全面掌握缝隙的情况,为生产过程中的质量控制提供了可靠的数据支持。

这种检测方式具有极高的精度。在检测减震器张数时,能够准确识别出每一张减震器,避免了因人为疏忽或视觉误差导致的误判。对于 E - Block 缝隙的测量,精度可达到微米级别,能够满足 HDD 生产过程中对高精度测量的严格要求。这种高精度的检测,有助于及时发现产品在生产过程中出现的问题,确保产品质量符合标准,提高 HDD 的性能和可靠性,为用户提供更加稳定、高效的存储设备。

光学测量传感器在存储硬盘HDD检测中的应用研究报告(上)

 

4.4 外径与振动检测

4.4.1 专用测微计的功能

在存储硬盘 HDD 中,马达轴承的外径和振动情况对其性能有着至关重要的影响。基恩士的 LS - 9000 系列超高速 / 高精度测微计在这方面发挥着关键作用,具备同时测量马达轴承外径和振动的强大功能。该系列测微计专为满足 HDD 生产过程中的高精度测量需求而设计,能够为生产工艺提供精准的数据支持。

光学测量传感器在存储硬盘HDD检测中的应用研究报告(上)

 

4.4.2 测量原理与创新

LS - 9000 系列采用了独特的非接触透过方式进行测量。其测量原理基于将绿色 LED 光通过高效聚光组件转变为均匀的平行光,然后照射到马达轴承上。当光线照射到轴承表面时,会产生反射和散射现象。此时,高速曝光 CMOS 迅速捕捉反射光的明暗边缘位置信息。通过对这些信息的精确分析和计算,测微计能够准确得出马达轴承的外径参数。在测量振动方面,测微计通过内置的高灵敏度传感器,实时监测轴承在运转过程中的振动情况,并将振动信号转化为电信号进行分析处理。

该系列测微计的创新设计令人瞩目。其内置的超小型 CCD 相机,犹如一个敏锐的观察者,能够轻松捕捉到细微工件的细节信息。这一设计使得在测量过程中,即使是对微小尺寸的马达轴承,也能实现精确测量和设定。此外,测微计的接收器配备了 3 个 CMOS,其中的监控 CMOS 能够从图像中敏锐识别出工件的倾斜情况,并根据倾斜角度自动对测量值进行补正。这种智能补正功能大大提高了测量的准确性,确保在各种复杂情况下都能获得可靠的测量结果。在 PC 软件上,操作人员还可以直观地将拍摄状态作为图像进行确认,进一步增强了测量过程的可视化和可操作性,让任何人都能放心地进行测量工作 。

 


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2025 - 04 - 14
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在工业自动化领域,激光位移传感器凭借高精度、非接触测量的优势,广泛应用于精密定位、尺寸检测等场景。本文针对泓川科技 HC26 系列与奥泰斯 OPTEX CD33-30 系列(含模拟量通讯版本)进行多维度技术对比,从安装尺寸、通讯格式、模拟量信号、精度、成本等关键指标分析两者的可替代性,为用户选型提供参考。 一、结构设计与安装兼容性:尺寸与适配性对比泓川 HC26 系列外形尺寸为 60×50×22mm,重量约 120g(含线缆),采用紧凑式设计,支持螺丝安装,适配通用工业设备安装孔位(如文档 3 中提到的 2×4.4mm 贯穿孔)。防护等级为 IP67,可在粉尘、潮湿环境中稳定工作,环境温度范围 -10~50℃,适应性更强。奥泰斯 CD33-30 系列文档未明确标注具体尺寸,但从重量推测(约 65g,不含电缆),体积略小于 HC2...
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专业从事激光位移传感器,激光焊缝跟踪系统研发及销售的科技公司
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    2023 - 09 - 11
    在真空环境下应用光谱共焦位移传感器的可行性一直是一个备受关注的问题。真空环境的特殊性决定了对传感器的要求与常规环境有所不同。本篇文章将围绕真空环境下光谱共焦位移传感器的应用可行性展开讨论,并进一步深入探讨传感器在不同真空环境下的要求和变化。首先,真空环境下的应用对传感器的热产生要求较高。由于真空环境的热传导性能较差,传感器不能产生过多的热量,以避免影响传感器的正常工作和对样品的测量。光谱共焦位移传感器由于采用了被动元件,不会产生热量,因此非常适合在真空环境中应用。其次,在真空环境下使用传感器时,配件的耐真空能力也是一个重要的考虑因素。传感器配件如胶水、光纤、线缆等都必须能够耐受真空环境的特殊条件,例如低压和缺氧。为此,无锡泓川科技提供了专门用于真空环境的配件,以确保传感器的正常运行和稳定性。这些配件经过特殊处理,具有耐真空的特性,可以在真空环境中长时间使用。此外,从高真空(HV)环境到超高真空(UHV)环境,传感器对环境的要求也会发生变化。在HV环境下,传感器必须具备抗气压、抗水汽和抗粒子沉积等特性。而在UHV环境中,由于气氛更为稀薄,传感器还需要具备更高的抗气压和更低的气体释放性能。因此,传感器在HV到UHV环境的过渡中,需要经过更严格的测试和优化,以保证其在不同真空级别下的稳定性和可靠性。综上所述,真空环境下应用光谱共焦位移传感器具有可行性。传感器需要满足不产生热量的要求,并配...
  • 2
    2025 - 03 - 04
    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,而进口品牌长期占据市场主导地位。然而,国产传感器技术近年来飞速发展,无锡泓川科技推出的 LTP系列激光位移传感器,凭借不输国际品牌基恩士LK-G系列的性能表现,以及仅为其一半的成本优势,为国产替代提供了极具竞争力的选择。本文将从核心技术、性能参数、应用场景及综合成本四大维度,对两者进行深度对比分析。 一、核心技术对比:自主创新突破瓶颈技术维度泓川LTP系列基恩士LK-G系列光学设计投受光分离型设计,支持同轴测量与镜面材料检测Li-CCD接收技术,优化像素边缘误差抗干扰能力蓝宝石防护镜+特殊滤波,抗强光(20000Lux)ND滤镜选件,适应镜面/高反光环境光斑控制宽光斑/聚焦光斑可选,适配粗糙表面与微小目标小光斑(最小20μm)与宽光斑(圆柱镜头扩展)算法优化半透明材料漫反射算法,消除内部散射干扰RPD/MRC算法,处理多重反射与透明材料分层测量光源定制405nm蓝光定制,适用于有机材料与红热金属标准655nm红光,可选ND滤镜适配高反射场景    技术亮点: LTP系列通过投受光分离设计实现与执行器(如工业相机、点胶针头)的同轴集成,解决了传统传感器空间干涉问题;其蓝光定制技术针对基恩士红光方案的局限性,在透明/半透明材料(如薄膜、玻璃)及高温金属表面测量中表现更优。二、性能参数对标:...
  • 3
    2023 - 09 - 30
    一、介绍在许多须要进行精确检查的工业生产领域,视觉系统的高度定位已成为一项关键技术。尤其在物料变化情况复杂或需要精确测量的应用场景中,如何通过视觉系统稳定地执行Z轴方向定位是个重要议题。而在这方面,高精度激光测距传感器无疑可以提供解决方法。二、解决方案1、测量初始化首先提供一个安全并且可控的环境以保证传感器的测量工作。将目标工件放在固定的位置上,并确保其稳固不动来为测量过程提供准确的基础。2、高精度激光测距传感器启动测量启动高精度激光测距传感器对目标进行测量。传感器会发出一束红外激光,该激光会瞄准工件并反射回传感器,创建出一个明确的测量路径。传感器具有强大的抗干扰能力,即使目标工件材质变化,也能够维持稳定的测量结果。3、数据处理与分析接下来进入数据处理阶段。传感器会捕捉反射回来的激光,然后利用内部的光学组件和测量算法进行数据分析,计算出其对应的Z轴坐标值。4、结果反馈与定位最后,我们将测量结果(即Z轴的坐标值)传递给工业相机,一旦接收到数据,相机就能在Z轴上进行精确的位置定位。在这个过程中,即使工件移动或者改变位置,我们的系统也能实时根据新的测量结果进行调整,保证视觉系统始终在正确的位置对工件进行检测。5、持续追踪与更新系统会持续监测工件的位置,并根据需要实时更新Z轴的高度信息。这样,在整个生产过程中,无论工件如何变化或移动,我们的视觉系统都能进行稳定、准确的检测。三、行业应用1....
  • 4
    2024 - 12 - 11
    激光位移传感器作为一种高精度、非接触式的测量工具,在工业自动化、科研、医疗等多个领域发挥着重要作用。其制造过程涉及多个环节和专业技术,以下将详细介绍激光位移传感器的制造全过程及所使用的零部件。一、设计与研发激光位移传感器的制造首先始于设计与研发阶段。根据市场需求和技术趋势,设计团队会确定传感器的主要性能指标,如测量范围、精度、分辨率等。接着,选择合适的激光发射器和接收器,设计光学系统和信号处理电路。这一阶段的关键在于确保传感器能够满足预期的测量要求,并具备良好的稳定性和可靠性。二、原材料采购在设计完成后,进入原材料采购阶段。激光位移传感器的主要零部件包括:激光器:产生高方向性的激光束,用于照射被测物体。激光器的选择直接影响传感器的测量精度和稳定性。光电二极管或CCD/CMOS图像传感器:作为接收器,接收被测物体反射回来的激光,并将其转换为电信号。光学透镜组:包括发射透镜和接收透镜,用于调整激光束的形状和发散角,确保精确照射和接收反射光。电路板:搭载信号处理电路,对接收到的电信号进行处理和分析。外壳:保护传感器内部组件,并提供安装接口。三、加工与制造在原材料到位后,进入加工与制造阶段。这一阶段包括:零部件加工:对金属外壳进行切割、钻孔和打磨等处理,以满足设计要求。同时,对光学透镜进行精密加工,确保其光学性能。组件组装:将激光器、光电二极管、光学透镜组等零部件组装到电路板上,形成完整的...
  • 5
    2025 - 04 - 12
    在工业自动化领域,激光位移传感器的性能直接影响测量精度和系统稳定性。本文针对泓川科技 LTM2-800W 与美国邦纳 BANNER LE550 系列传感器,从技术参数、性能指标、应用场景等维度进行深度对比,探讨 LTM2-800W 替代 LE550 系列的可行性,尤其突出其更高的测量精度和更快的采样频率优势。一、核心技术参数对比参数LTM2-800WBANNER LE550 系列对比结论测量原理激光三角测量法激光三角测量法原理相同,均通过激光光斑在感光元件上的位置变化计算距离。参考距离800mm100-1000mm(LE550)LTM2-800W 以 800mm 为中心,覆盖更广的远距离测量场景,适合大尺寸物体检测。测量范围±500mm(300-1300mm)100-1000mmLTM2-800W 测量范围更宽,尤其在 800mm 以上远距离仍能保持高精度,而 LE550 在 1000mm 处精度下降。重复精度45μm±0.5-8mm(随距离变化,1000mm 处约 ±8mm)LTM2-800W 优势显著,重复精度达 45μm(0.045mm),较 LE550 的毫米级精度提升两个数量级,适合精密测量场景。线性误差±4.5mm(0.5%FS)LTM2-800W 线性误差仅为 LE550 的 1/4.5,测量线性度更优,数据一致...
  • 6
    2025 - 01 - 20
    一、引言1.1 研究背景与意义在当今数字化时代,IC 芯片作为现代电子设备的核心部件,其重要性不言而喻。从智能手机、电脑到汽车电子、工业控制,乃至新兴的人工智能、物联网等领域,IC 芯片无处不在,如同电子设备的 “大脑”,掌控着设备的运行与功能实现。其发展水平不仅是衡量一个国家科技实力的重要标志,更在全球经济竞争中占据着关键地位。近年来,IC 芯片产业呈现出蓬勃发展的态势。随着摩尔定律的持续推进,芯片的集成度不断提高,尺寸愈发微小,性能却实现了质的飞跃。与此同时,5G、人工智能、大数据等新兴技术的迅猛发展,为 IC 芯片产业注入了强大的发展动力,市场对芯片的需求呈现出爆发式增长。在 IC 芯片制造的复杂流程中,精确测量起着举足轻重的作用,如同工匠手中精准的量具,确保每一个环节都达到极高的精度标准。从芯片设计阶段的版图测量,到制造过程中的光刻、蚀刻、沉积等工艺的尺寸控制,再到封装测试阶段对芯片外形、引脚等的精确测量,每一步都离不开高精度测量技术的支撑。只有通过精确测量,才能保证芯片的性能、良率以及可靠性,满足市场对高质量芯片的严苛要求。光谱共焦传感器作为一种先进的测量技术,凭借其独特的工作原理和卓越的性能优势,在 IC 芯片测量领域展现出了巨大的潜力。它能够实现对芯片表面形貌、厚度、尺寸等参数的高精度非接触测量,为芯片制造提供了可靠的数据支持。这种高精度测量对于提高芯片制造工艺的精度...
  • 7
    2022 - 12 - 01
    在烟草分级及仓储环节中有大量的自动化设备,比如高速往复运动的穿梭车堆垛机等,如何建立完善的安全预防措施,保障作业人员的人身安全是企业在思考的方向,我们在烟草工业内部系统里面已经积累了众多的成功案例,我们会通过机械安全控制以及电器这三个维度来帮助企业进行评估,具体的改造场景有,立库输送管道出入口防护百度极速可在经过现场评估后我们会给客户出具评估报告和推荐的安全整改。                机械设备,例如马舵机,泄漏机缠绕机等在快消品行业是广泛存在的,特别是码作机器,经常需要操作人员频繁介入该区域应用的工业机器人运行速度快存在着较高的安全隐患,在转运站码垛技术入口,经常采用一套光幕和光电传感器来实现屏蔽功能,从而实现人物分离,在这个应用中,以物体在传中带上面时,车场光电传感器,从而激活,屏蔽功能,当你为触发屏蔽功能很简单,有些操作人员会拿纸箱或者其他东西遮挡这个光电传感器,从而很容易就操纵了这个屏蔽功能,存在着很大的安全隐患,针对这个问题,我们开发出创新高效的是入口防护替代方案,智能门控系统,无锡屏蔽传感器就和实现pp功能,这项专利技术是基于。             专利技术是激光幕,使出入口防务变得更加高效...
  • 8
    2023 - 09 - 11
    非接触测量涂布厚度的行业报告摘要:本报告将介绍非接触测量涂布厚度的行业应用场景及解决方案。涂布厚度的准确测量在多个行业中至关重要,如带钢、薄膜、造纸、无纺布、金属箔材、玻璃和电池隔膜等行业。传统的测量方法存在一定的局限性,而非接触测量技术的应用可以提供更准确、高效的测量解决方案。本报告将重点介绍X射线透射法、红外吸收法和光学成像测量方法这三种主要的非接触测量解决方案,并分析其适用场景、原理和优势。引言涂布厚度是涂覆工艺中的一个重要参数,对于保证产品质量和性能具有重要意义。传统的测量方法,如接触式测量和传感器测量,存在一定局限性,如易受污染、操作复杂和不适用于特定行业。而非接触测量方法以其高精度、实时性和便捷性成为行业中的理想选择。行业应用场景涂布厚度的非接触测量方法适用于多个行业,包括但不限于以下领域:带钢:用于热镀锌、涂覆和镀铝等行业,对涂层和薄膜的厚度进行测量。薄膜:用于光学、电子、半导体等行业,对各种功能薄膜的厚度进行测量。造纸:用于测量纸张的涂布、涂胶和覆膜等工艺中的厚度。无纺布:用于纺织和过滤行业,对无纺布的厚度进行测量。金属箔材:用于食品包装、电子器件等行业,对箔材的厚度进行测量。玻璃:用于建筑和汽车行业,对玻璃的涂层厚度进行测量。电池隔膜:用于电池制造行业,对隔膜的厚度进行测量。解决方案一:X射线透射法X射线透射法是一种常用的非接触涂布厚度测量方法,其测量原理基于射线...
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泓川科技HC26激光位移传感器:高性价国产比替代奥泰斯CD33的优选方案 2025 - 06 - 09 在工业精密测量领域,无锡泓川科技的HC26系列激光位移传感器凭借出色的性能参数与显著的成本优势,成为替代奥泰斯CD33系列的高竞争力选择。以下从核心性能、特殊应用适配性及成本三方面进行对比分析:一、核心性能参数对标(HC26 vs CD33)参数泓川HC26系列奥泰斯CD33 (行业标准)HC26优势重复精度2μm (30mm款) → 50μm (195mm款)通常1~3μm (高端款)接近主流精度线性度±0.1%F.S.±0.05%~0.1%F.S.达到同级水平响应时间最快333μs (多档可调)通常500μs~1ms速度更快输出接口RS485(Modbus RTU)+模拟量(4-20mA/0-10V)类似接口组合同等兼容性防护等级IP67 (防尘防水)IP67/IP65同等工业防护温度特性0.05%F.S/℃0.03~0.05%F.S/℃稳定性接近注:HC26提供4种基准距离型号(30/50/85/195mm),覆盖小量程高精度(±4mm@30mm)至大量程(±99.98mm@195mm)场景,满足CD33主流应用范围。二、核心替代优势:全系支持正反射安装HC26系列所有型号均内置正反射光路设计,解决CD33在特殊材质检测中的痛点:镜面材料:通过正反射接收强光信号,避免漫反射信号微弱导致的测量失效。透明材质(如玻璃、薄...
泓川科技激光位移传感器HC16系列全方位国产替代OPTEX的CD22系列 2025 - 06 - 09 一、核心参数深度对比维度泓川科技 HC16 系列奥泰斯 CD22 系列差异影响分析型号覆盖15/35/100/150mm(4 款)15/35/100mm(3 款)HC16 新增150mm 基准距离型号(HC16-150),测量范围 ±100mm,填补 CD22 无远距离型号空白。重复精度(静态)15mm:1μm;35mm:6μm;100mm:20μm;150mm:60μm15mm:1μm;35mm:6μm;100mm:20μmHC16-150 精度较低(60μm),适合远距离低精度场景(如放卷料余量粗测),CD22 无对应型号需搭配中继。通讯扩展性支持 EtherCAT 模块(文档提及)、RS485、模拟量仅 RS485、模拟量HC16 对 ** 工业总线系统(如 PLC 集成)** 兼容性更强,可减少额外通讯模块成本。电源适应性全系列 DC12-24V 统一输入模拟量电压型需 DC18-24V,电流 / 485 型 DC12-24V若用户系统电源为12-18V,HC16 电压输出型(如 HC16-15-485V)可直接替代 CD22 电压型,避免电源升级成本。功耗≤100mA(全系列)≤700mA(CD22-15A 为例)HC16 功耗仅为 CD22 的1/7,适合电池供电设备、多传感器阵列场景,降低散热和电源设计压力。体积与重量尺寸未明确标注(参考 CD22 为紧凑型...
泓川科技 LTM3 系列与米铱 ILD1750 系列激光位移传感器深度对比:高性价比之选 2025 - 05 - 26 一、引言在工业自动化领域,激光位移传感器作为精密测量的核心部件,其性能与成本直接影响设备的竞争力。本文聚焦泓川科技 LTM3 系列与米铱 ILD1750 系列,从技术参数、应用场景及成本等维度展开深度对比,揭示 LTM3 系列如何以卓越性能和显著成本优势成为更具性价比的选择。二、核心参数对比指标泓川科技 LTM3 系列米铱 ILD1750 系列测量频率最高 10kHz,适用于高速动态测量场景最高 7.5kHz,满足常规工业速度需求重复性精度0.25μm 起(如 LTM3 - 030),达到亚微米级精度0.1μm 起,精度表现优异线性误差低至 0.06% FSO 起,基于百分比的误差控制防护等级IP67,可抵御粉尘、液体喷射及短时浸水IP65,防护性能良好但略逊于 LTM3外形尺寸605020.4mm,体积小巧,适配狭窄空间未明确标注,但工业通用设计体积较大重量约 150g,轻便易安装未明确标注,推测重于 LTM3 系列输出接口以太网、485 串口、模拟信号(±10V/4 - 20mA),支持工业网络集成模拟量(U/I)、数字量(RS422),传统工业接口配置光源655nm/660nm 红光激光,稳定可靠670nm 红光激光,测量光斑控制优秀工作温度0 - 50°C,适应多数工业环境0 - 50°C,环境适应性相当三、LTM3 系列核心优势解析(一)性能...
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