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  • 发布时间: 2015 - 01 - 21
    无锡泓川科技有限公司产品与服务简介无锡泓川科技有限公司深耕精密测量领域,致力于成为全球领先的智能传感解决方案服务商。依托自主核心技术研发能力,我们专注于为工业自动化、智能制造及科研领域提供高精度、高可靠性的传感测量产品及定制化解决方案。核心产品矩阵 公司自主研发并量产以下系列传感器,覆盖多元测量场景需求:超高精度激光测距传感器:适用于远距离、非接触式微米级超高精度测距;激光位移传感器:实现微米级精度位移检测,满足动态测量需求;光谱共焦位移传感器:突破传统光学限制,应对高反光、透明材质等复杂表面测量挑战;同轴光位移传感器:集成化设计,适用于狭小空间精密定位;激光测振动传感器:实时捕捉设备振动频谱,赋能预测性维护;白光干涉测厚仪:纳米级精度,测量超薄透明薄膜涂层厚度;超声波传感器:抗干扰性强,适用于粉尘、油污等恶劣工况;3D线激光位移传感器:三维轮廓扫描专家,为表面缺陷检测、逆向工程提供高效工具。技术优势与场景赋能 泓川科技以“精准感知·智控未来”为理念,构建了从底层光学设计、信号处理算法到工业级软硬件集成的全栈技术体系。产品已通过ISO9001质量体系认证及CE、RoHS等国际标准,广泛应用于新能源汽车电池检测、半导体封装定位、机械臂轨迹校准、轨道交通部件质检等高端制造场景,助力客户实现工艺优化与质量管控升级。定制化服务承诺 我们提供从传感器选型、系统集成到数据可视化的全流程服务,支持客户个性化需求开发。技术团队具备十年以上行业经验,可针对复杂工况设计抗干扰方案,确保测量系统稳定运行。目前已为国内外的500余家客户提供专业服务。合作共赢 诚邀制造业伙伴、系统集成商及科研机构携手合作,共同探索智能测量新边界。
  • 发布时间: 2014 - 11 - 14
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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
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 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)响应时间20us/50us/100us/125us/200us/500us/1ms,最高 6.25us 可选-性能参数采样频率Max. 50kHz(全量程)/Max. 160kHz(全量程缩小到 20%)-外部输入功能激光关闭、采样保持、单脉冲触发、归零等-环境与结构防护等级IP67(IEC)-工作温度0°C+50℃(不可结露、结冰);保存温度:-20℃+70℃(可订制 - 40℃70℃宽温版)-工作湿度050℃ / 3595% RH(无结冰 / 结霜)-尺寸115×85×37mm-重量438g-表 2:LTP450EA参数表参数类别具体参数LTP450EA备注基础测量参数测量中心距离450mm以量程中心位置计算(*1)量程500mm-重复精度(静态)8μm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±0.05%F.S.(F.S.=500mm)采用纳米级激光干涉仪标定(*3)光源与光斑光源类型红色半导体激光 2 类,655nm,4.9mw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 Φ320μm中心位置直径,两端相对变大(*5)电气参数电源电压DC 936V,最大允许 ±10% 波动-功耗--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)环境与结构防护等级IP67(IEC)-尺寸120×75×37mm-重量416g-表 3:计量标定关键指标(以 LTP400EA 为例)计量项目数值计量标准线性度0.0178%F.S.(F.S.=200mm)Keysight E1733A 激光干涉仪分辨率2.654μm-参考距离光斑直径274μmThorlabs BP-VIS 光束分析仪激光功率4.2mW-计量环境千级洁净室,温度 24.5℃,相对湿度 47.8%- 二、传感器设计原理我司激光位移传感器基于激光三角测量原理设计,通过光学、电学与算法的协同,实现高速、高精度距离测量,具体原理如下: 1. 核心原理激光发射:电路板上的激光器驱动模块输出电信号,驱动红色半导体激光管(655nm,2 类激光)发出平行光束,经发射镜头校准后照射至目标物表面。光线反射与接收:目标物表面漫反射的光线被接收镜头聚焦,穿透滤光片(过滤环境杂光)后,在 CMOS 光电成像器件上形成光斑成像。位移 - 光斑位置关联:当传感器与目标物的距离发生变化时,反射光线的角度随之改变,导致 CMOS 上的光斑位置偏移 —— 距离增大时,光斑向接收镜头边缘偏移;距离减小时,光斑向中心偏移。数据解析:电路板上的光电信号处理模块将 CMOS 采集的光斑位置信号转换为电信号,再通过内置算法(如峰检测、线性修正算法)将电信号解析为实际距离数据,最终通过 RS485/TCP/IP 接口或模拟量输出。 2. 关键技术支撑峰检测算法:通过设置峰高度阈值(100-3000)、峰锐度阈值(100-5000)、峰最小间距(5-500 像素),滤除杂光与噪声,精准识别有效光斑峰值。温度补偿技术:温度特性控制在 0.01% F.S℃,通过内置温度传感器(如 NST1001-QDNR)实时监测环境温度,动态修正测量数据,抵消温度漂移影响。同步测量技术:支持主机 - 从机模式,通过 SYNC 接口实现多探头同步测厚、交替曝光抗干扰,确保动态测量时的数据同步性。 三、传感器结构设计传感器采用 “光学系统 + 电路系统 + 机械结构” 三位一体设计,各部分模块化集成,兼顾精度、稳定性与工业环境适应性: 1. 光学系统核心功能为激光发射与反射光接收,组件及参数如下: 组件名称型号 / 规格功能激光管红色半导体激光(655nm,4.9mw)发射测量光束发射镜头-校准激光束,确保平行输出接收镜头LTP155 接收镜组(MK.23.2002)聚焦反射光至 CMOS滤光片-过滤环境光(如可见光、红外光),提升信噪比CMOS 传感器GL3504 CMOS 板(PCB 集成 BGA)采集光斑成像信号2. 电路系统负责信号驱动、处理与数据传输,核心组件如下: 组件类别型号 / 规格功能核心控制板LTP 全国产化主板 V5.0 PCBA集成 MCU、信号处理电路,统筹各模块工作MCU 芯片GD32H759IMK6(BGA176 封装)运行测量算法、控制接口输出电路总成 ICMK.01.0003(红光带模拟)激光驱动、模拟信号处理电源板DZ.60.2027(扬杰 / 韦尔方案)提供稳定直流电源,具备过压 / 欠压保护隔离芯片电源板隔离芯片(纳芯微方案)隔离电源与信号,抗电磁干扰接口驱动RS485/TCP/IP 驱动电路实现数据通信与模拟量输出3. 机械结构采用工业级材质与紧凑设计,保障机械稳定性与防护性能: 结构部件型号 / 规格材质 / 工艺功能外壳上盖总成(MK.25.0004)、下盖总成(MK.23.0003)压铸铝保护内部组件,抗冲击安装件2×Φ5.0 安装孔(建议 M5 内六角螺钉)-固定传感器,确保测量角度稳定连接件34P 主板连接线(JS05A-34P)、14P 激光板连接线(JS05A-14P)高柔耐油 PVC实现内部模块信号传输调焦部件调焦压圈(JX.20.0007)金属机械加工校准镜头焦距,确保光斑清晰防护部件电缆线高柔耐油 PVC外部接线防护,适应工业油污环境 四、传感器的维修维护为保障传感器长期稳定运行,建议按以下规范进行维修维护:1. 日常维护(每月 1 次)清洁防护玻璃罩:使用洁净空气吹除表面灰尘;若有顽固污物,用蘸有酒精的软布轻擦(避免划伤玻璃),防止污物遮挡光束导致测量波动。检查电缆与接口:查看 M12 17 芯连接口、电缆线是否破损、松动,若有破损需及时更换高柔耐油 PVC 电缆,避免短路或信号中断。环境检查:确认传感器工作环境符合温度(0°C+50℃)、湿度(3595% RH 无结露)要求,远离腐蚀性气体、强震动源(如冲压设备)。2. 常见故障排查故障现象可能原因解决方法无数据输出(数据为 0 或 - 2147)1. 修正系数(映射斜率)设为 0;2. 未选择输出数据;3. 峰检测参数设置不合理1. 进入上位机 “数据修正” 界面,将映射斜率恢复为 1;2. 在 “输出数据选择” 中勾选位置 1/2、厚度等数据;3. 调整峰高度阈值(70-80%)、峰锐度阈值(500-1000)连接不成功1. 设备刚上电(需 10 秒启动时间);2. 计算机 IP 与传感器不在同一网段;3. 通信端口被占用1. 上电 10 秒后重新连接;2. 将计算机 IP 改为与传感器同一网段(如传感器默认 192.168.0.10,计算机设为 192.168.0.20);3. 更换通信端口(范围 1024-65535)测量数据波动大1. 防护玻璃罩污染;2. 环境温度剧烈变化;3. 存在强电磁干扰1. 清洁防护玻璃罩;2. 保持环境温度稳定,避免阳光直射;3. 远离高压线 / 变频器,或安装杂波过滤器3. 定期校准(每年 1 次)校准设备:采用 Keysight E1733A 激光干涉仪(线性度标定)、Thorlabs BP-VIS 光束分析仪(光斑直径检测)。校准流程:1. 将传感器安装在千级洁净室(温度 23±2℃,湿度 45-60% RH);2. 以标准白色陶瓷样件为目标,在全量程内均匀选取 10 个测量点;3. 对比传感器输出值与激光干涉仪标准值,修正线性度偏差(通过上位机 “数据修正” 功能);4. 记录校准数据,生成校准报告。4. 维修注意事项禁止自行拆解传感器(外壳为压铸铝一体结构,拆解会破坏密封与光学 alignment),维修需由泓川科技授权工程师操作。更换核心部件(如 CMOS 传感器、激光管)后,需重新进行光学校准与参数标定,确保精度符合要求。若传感器出现严重故障(如激光管烧毁、主板损坏),请联系泓川科技技术支持(电话:0510-88155119),提供序列号与故障现象,以便快速维修。 五、传感器的使用方法传感器使用需完成 “安装 - 软件配置 - 数据采集” 三大步骤,支持单探头独立测量、双探头对射测厚、多探头同步采集等场景,具体操作如下:1. 安装步骤(1)机械安装选择平整、无震动的安装面,通过传感器上的 2×Φ5.0 安装孔,使用 M5 内六角螺钉固定(扭矩≤2N・m,避免过度拧紧损坏外壳)。调整传感器角度:确保激光束垂直于目标物表面(误差≤±1°),测量中心距离符合型号要求(如 LTP400 为 400mm),避免光束被侧壁遮挡产生杂光。(2)电气连接电源连接:通过 M12 17 芯接口的 2 脚(VIN)、3 脚(GND)接入 DC 936V 电源,确保正负极无反接(具备反向连接保护,但长期反接会损坏电源板)。通信连接:若用 TCP/IP 通信,将 M12 接口 14-17 脚(Ethernet TX+/TX-/RX+/RX-)通过网线连接至计算机或交换机;若用 RS485 通信,连接 10 脚(RS485 TX+)、11 脚(RS485 TX-)。同步连接(双探头测厚):将两台传感器的 12 脚(SYNC+)、13 脚(SYNC-)交叉连接,实现 SYNC 协议同步。2. 软件配置(使用 MPLaserStudio 上位机)(1)软件安装环境要求:Windows 7/8/10 64 位系统,Core i5 2.3GHz 以上 CPU,2GB 以上内存,100M 速率 RJ45 网卡。安装步骤:1. 双击 “MPLaserStudio_setup.exe”,选择安装路径(需≥97.3MB 空间);2. 勾选 “创建桌面快捷方式”,点击 “安装”;3. 安装完成后,双击桌面图标启动软件。(2)通信配置IP 地址设置:传感器默认 IP 为 192.168.0.10,将计算机 IP 改为同一网段(如 192.168.0.20),子网掩码 255.255.255.0,网关 192.168.0.1。设备搜索:启动软件,默认端口 8002(可修改为 1024-65535),点击 “搜索设备”,选中搜索到的传感器(显示序列号),点击 “连接”。参数配置:图像配置:设置图像截取范围(起始像素 0-1024,像素数目≤1024)、曝光方式(自动曝光建议目标强度 70-80%)、峰检测参数(峰高度 100-3000,峰锐度 500-1000)。测量配置:设置采样间隔(如 20us,全量程采样)、数据滤波(中值滤波 + 滑动平均,减少噪声)、数据修正(默认映射斜率 1,偏置 0,无需修改)。输入输出配置:模拟量输出选择数据源(如位置 1)、输出范围(如 0-10V);NPN 输入设为 “激光使能”(导通时激光点亮)。3. 数据采集与操作(1)单探头测量点击软件 “刷新数据”,实时数据窗口显示位置 1(目标距离)、激光功率、曝光时间等数据;若需记录数据,点击 “开始记录”,选择保存路径(默认 data 文件夹,格式 CSV)。置零操作:若需以当前位置为零点,点击 “软件置零”,置零基准点设为 0,位置 1 数据变为 0 附近值(偏移值 = 0 - 置零前数据)。(2)双探头对射测厚(同步测量)将探头 1 设为 SYNC 主机(端口模式 “作为 SYNC 主机”,交替曝光节拍数 1),探头 2 设为 SYNC 从机(端口模式 “作为 SYNC 从机”,距离 2 数据选择 “主机数据”)。点击 “跳转到 MATH 界面”,选择 “对射测厚” 模式,输入量块厚度(如 1mm),点击 “标定”(自动计算 offset 值)。放置被测物,实时数据窗口显示厚度值(计算公式:厚度 = offset - 探头 1 位置 1 - 探头 2 位置 1)。(3)多探头采集(最多 8 台)连接多台传感器(通过交换机),在 “显示设置” 中勾选 “多窗口显示”,点击 “切换多窗口”。每个窗口选择对应传感器与数据源(如位置 1、厚度),点击 “刷新数据”,同时查看多台传感器数据,支持曲线显示与数据记录。 六、传感器的使用环境传感器设计符合工业级防护标准,需在以下环境条件下使用,以确保性能稳定:1. 环境温湿度工作温度:0°C+50℃,不可结露、结冰(若需低温环境,可订制 - 40℃70℃宽温版)。保存温度:-20℃+70℃,避免长期存放于高温高湿环境(防止内部元器件受潮老化)。相对湿度:3595% RH(050℃,无结冰 / 结霜),湿度超过 95% RH 时需安装除湿装置。2. 防护与抗干扰防护等级:IP67(IEC 标准),可防尘、防短时浸水(水深 1m,30 分钟),但不可长期浸泡或喷淋。抗振性能:55Hz 双振幅 1.5mm,X/Y/Z 各方向 2 小时,避免安装在冲压机、机床等强震动设备旁(若无法避免,需加装减震支架)。电磁兼容:远离高压线、变频器、射频设备(如对讲机),避免电磁干扰导致数据波动;若存在强干扰,需在电源端安装 EMC 滤波器,通信线采用屏蔽双绞线。3. 清洁度与光照清洁度:安装环境需无大量粉尘、油污(如焊接车间、面粉厂),建议安装空气净化装置或防护罩,防止污物粘附在防护玻璃罩上。光照条件:避免强光直射(如阳光、强光 LED 灯),强光会导致 CMOS 饱和,影响测量精度;若无法避免,需安装遮光板,或开启 “背景抑制” 功能(软件中设置,扣除环境光影响)。4. 禁止使用环境湿度高、灰尘多、通风差的封闭空间;存在腐蚀性气体(如氯气、氨气)或可燃性气体(如甲烷)的环境;水、油或化学药品直接溅落的位置(如喷涂线、清洗槽旁);容易产生静电的环境(如塑料加工车间,需接地处理)。 七、传感器研制过程自主可控我司从核心元器件选型、硬件设计、软件开发到生产标定,全流程实现自主可控,保障产品稳定性与供应链安全:1. 核心元器件自主选型与国产化核心元器件均来自国内优质供应商,性能符合工业级标准,供应链稳定,具体如下: 元器件类别核心型号供应商自主可控说明CMOS 传感器GL3504长光辰芯(国内领先 CMOS 厂商)自主选型,支持定制化参数(如像素数、帧率)MCU 芯片GD32H759IMK6兆易创新(国内 32 位 MCU 龙头)自主开发驱动程序,适配测量算法激光驱动 ICMK.01.0003杭州瑞盟、川土微联合厂商定制,优化激光功率稳定性电源器件扬杰方案 / 韦尔方案扬杰电子、上海韦尔自主设计电源电路,保障供电稳定机械结构件上盖 / 下盖总成无锡汉纳科技自主设计图纸,委托加工,确保尺寸精度2. 硬件与软件自主开发硬件设计:传感器主板(V5.0 PCBA)、电源板(DZ.60.2027)的电路原理图、PCB layout 均由泓川科技硬件团队自主设计,通过 EMC 测试、高低温测试验证,确保工业环境适应性。软件开发:上位机软件 MPLaserStudio:自主开发,支持中文 / 英文 / 日文切换,具备设备配置、数据采集、曲线显示、报表生成等功能,提供 C++/C# SDK,方便客户二次开发。内置算法:峰检测、线性修正、温度补偿、同步通信等核心算法均为自主研发,可根据客户需求优化(如透明体测厚算法、高速采样算法)。3. 生产与标定自主可控生产过程:无锡泓川科技自有生产车间,配备 SMT 贴片设备、焊接设备、组装生产线,生产流程符合 ISO9001 质量体系,每台传感器需经过通电测试、光学校准、参数标定三道工序,合格后方可出厂。标定过程:采用 Keysight E1733A 激光干涉仪(国际认可标准设备)进行线性度标定,自主编写标定程序,记录每台传感器的标定数据,确保精度可追溯。4. 知识产权自主传感器的硬件设计、软件算法已申请多项专利(如 “一种激光位移传感器的同步测厚方法”“一种抗干扰激光位移测量电路”),软件著作权(MPLaserStudio 上位机软件)归属无锡泓川科技,无知识产权纠纷。 八、传感器的计量传感器计量严格遵循国家计量标准与行业规范,确保测量结果准确、可靠、可追溯:1. 计量标准与设备计量项目计量标准设备设备精度计量依据线性度Keysight E1733A 激光干涉仪线性误差≤±0.5ppmJJF 1303-2011《激光位移传感器校准规范》重复精度标准白色陶瓷样件(平面度≤0.1μm)-GB/T 26824-2011《激光位移传感器通用技术条件》光斑直径Thorlabs BP-VIS 光束分析仪测量误差≤±2%ISO 11146-1:2005《激光光束宽度、发散角和光束传输比的测试方法》激光功率激光功率计(量程 0-10mw,精度 ±3%)-JJG 245-2005《激光功率计检定规程》2. 计量项目与流程(1)计量前准备环境条件:千级洁净室,温度 23±2℃,相对湿度 45-60% RH,无震动、无强光干扰。设备准备:传感器上电预热 30 分钟(确保电路稳定);激光干涉仪、光束分析仪校准合格(在检定有效期内);标准陶瓷样件清洁无污物。(2)核心计量项目流程线性度计量:将传感器固定在精密导轨上,标准陶瓷样件置于导轨滑块上,激光干涉仪与传感器同轴对准样件。在传感器全量程内均匀选取 10 个测量点(如 LTP400 为 - 100mm、-80mm…+100mm),移动导轨至每个点,记录传感器输出值(X1)与激光干涉仪标准值(X2)。计算线性误差:Δ=(X1-X2)/F.S.×100%,要求≤±0.03% F.S.(LTP400)、≤±0.05% F.S.(LTP450)。重复精度计量:固定传感器与样件距离(如 LTP400 为 400mm),设置采样频率 50kHz,无平均,采集 65536 组数据。计算均方根偏差(1δS),要求≤3μm(LTP400)、≤8μm(LTP450)、≤12μm(LTP450-OT)。光斑直径计量:将光束分析仪置于传感器参考距离处(如 LTP400 为 400mm),接收激光光斑,记录光斑中心直径(1/e² 能量法)。要求聚焦点光斑≤Φ300μm(LTP400)、≤Φ320μm(LTP450),宽光斑符合型号规格。激光功率计量:将激光功率计探头置于激光输出路径上,距离传感器 1m,记录功率值。要求功率≈4.9mw(红光型号)、≈50mw(LTP450-OT),偏差≤±10%。3. 计量结果与报告计量结果判定:所有计量项目均符合设计要求(如线性度≤±0.03% F.S.、重复精度≤3μm),判定为 “通过”,出具《激光位移传感器计量标定报告》(含传感器序列号、计量设备、环境条件、数据表格、误差分析)。计量周期:建议每年进行 1 次计量标定;若传感器用于关键工序(如精密制造)或环境恶劣(如高温、高震动),建议每 6 个月标定 1 次。追溯性:计量报告加盖泓川科技计量专用章,计量设备的检定证书可提供查询,确保测量结果可追溯至国家计量基准。结语泓川科技激光位移传感器凭借高精度、高稳定性、高适应性的特点,广泛应用于精密制造、汽车零部件、电子半导体等领域。我们始终坚持自主研发与品质管控,为客户提供从产品选型、技术支持到维修维护的全生命周期服务。若您需进一步了解产品细节或定制化需求,欢迎联系我司技术支持团队(电话:0510-88155119,官网:www.chuantec.com)。 无锡泓川科技有限公司 2024 年 8 月
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