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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 - 06 - 09
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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...
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关于泓川科技
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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  • 1
    2022 - 12 - 03
    无论是半导体加工过程中还是锂电池制造过程中总是伴随着腐蚀,高温振动等恶劣环境,为了保证生产的高效稳定,无锡泓川科技推出了多种具有不同钢铁不锈钢金属外壳的激光位移传感器,具有高防护性,可以从容的面对各种复杂的环境。在生产过程中总是在恶劣的环境中进行。在当今的环境中,自动化解决方案有时会暴露在非常困难的生产条件下。而且还必须具有可靠的功能,这对传感器技术来说是一个挑战。无锡泓川科技有限公司广泛的测试程序,确保了我们的激光位移传感器能够承受恶劣的环境要求。例如在电子行业中电子产品在我们日常生活中扮演着重要的角色。无论是在电动巴士和汽车的电池中,还是在太阳能发电模块中。自动化生产在电子工业的许多领域都是非常复杂的。真空和高温环境是随处可见的。使用的化学物质具有腐蚀性。这不仅影响生产条件和机器在许多应用领域,传感器解决方案也面临着新的挑战。那么能满足这些挑战的出色的激光位移传感器是什么样的呢?在某些情况他必须能抗抵抗至少70度到100度的高温。或者他必须能承受真空环境并且具有腐蚀性,化学物质的过程中也能抗拒。他应该有特别耐用的材料制成如不锈钢甚至特氟龙材料。无锡泓川科技有限公司提供范围广泛的激光位移传感器和激光位移传感器技术,尤其适用于恶劣环境。
  • 2
    2024 - 01 - 21
    摘要:本文将详细阐述高精度激光测距传感器在锂电池极片厚度测量中的应用情况。我们使用的激光测距传感器能够准确测量涂层厚度在1-10μm之间的极片,而且其精度能达到0.15μm。并且,通过特殊的同步计算过程和测厚技术,我们成功解决了由于极片在制造过程中的起伏变动带来的测量误差。我们的传感器还具有定制化的宽光斑特性,能够应对涂层厚度不均匀的情况,从而得到极片全表面的平均值。1. 导言锂电池在移动设备、电动汽车等领域的应用日益广泛,其中极片的涂层厚度对电池性能影响显著。传统的接触式和机械式测量方法经常无法满足需求,而我们的高精度激光测距传感器正好拥有非接触测量和高精度测量的优势。2. 测量系统与技术我们使用的是一种高精度激光测距传感器,它可以准确测量出微米级别的厚度,并且精度能够达到0.15μm。我们通过使用专业的同步运算程序和射测厚技术,成功地解决了由于极片在制造过程中的起伏变动带来的测量误差问题。此外,该传感器还具有定制化的宽光斑特性,能够应对涂层厚度不均匀的情况,从而得到极片全表面的平均值。3. 实验结果与效果分析多次实验结果证明,我们使用的激光测距传感器在锂电池极片厚度测量中展现出了可靠性和准确性。实验结果显示,该传感器能够稳定地测量出微米级别的涂层厚度。通过专业的同步运算程序和射测厚技术,我们成功地解决了测量误差问题。定制化的宽光斑特性使得传感器可以应对涂层厚度不均匀的情况,从而...
  • 3
    2025 - 04 - 07
    在大型工件检测、锂电池极片测厚、航空航天等高精度长距测量场景中,传感器需兼具大范围扫描能力与微米级精度,同时解决多设备空间协同难题。无锡泓川科技LTPD50激光位移传感器创新采用中空分体式结构设计,以50mm超长参考距离、0.05μm重复精度及进口半价成本,突破进口设备在长距高精度领域的垄断,为工业用户提供“远距精准测量+多设备同轴集成”的国产化标杆方案。核心优势:中空架构+超长量程,重构工业检测边界中空同轴设计,赋能多设备协同φ25mm贯通孔:传感器主体中空,支持工业相机、激光打标头等外设直接穿过,实现测量点与操作中心零偏差同轴,解决传统长距传感器体积大、遮挡视野的痛点。超薄机身:紧凑型设计(74205110mm),适配机器人导轨、自动化产线等空间受限场景,安装灵活性提升60%。长距高精度,性能对标进口50mm参考距离±0.8mm量程:覆盖锂电池极片、金属板材等大尺寸工件的高精度厚度检测需求,减少传感器移动频次。0.05μm重复精度:媲美基恩士LK-G系列,线性误差**成本颠覆:售价仅为进口同类产品的40%~50%,且无需外置控制器,综合成本降低70%。硬核参数:长距测量的性能标杆参数LTPD50(无锡泓川)进口竞品(如基恩士LK-G500)参考距离50mm50mm测量范围±0.8mm±0.5mm重复精度0.05μm(无平均)0.1μm采样频率160...
  • 4
    2023 - 09 - 30
    1. 引言:随着科技的迅猛发展和市场需求的不断提升,对建材板的厚度与宽度尺寸精确测量变得越来越关键。因此,选用高精度激光位移传感器来实现,既可以提高产量,又能保证质量。2. 技术原理:激光位移传用光干涉测量技术,发出红外激光束并接收反射回仪器的光阴影,通过光敏元件将其转换成电信号,经过放大处理后输出相应的标准信号来实现位移的测量。其中,红外激光束可以达到丝级别的精度,准确度极高。3. 技术方案:- 挤出流程结束后,立即利用激光位移传感器进行厚度和宽度的测量,效率高;厚度调整功能的使用,可以显著缩短安装和产品更换所需的工时。- 高精度激光位移传感器设置于生产线上,根据实际产品的厚度和宽度需要,选定合适的光束焦距和安装位置。传感器投射出激光束,反射回传感器的发射率会随着测量对象的位移变化而变动。- 传感器内部的电路系统将接收到的电信号进行处理,根据预设的参数,输出标准信号。- 通过对数据的实时监测和分析,可以找出生产中存在的问题并及时进行调整,以确保建材板的质量。4. 应用行业:因为对射的高精度激光位移传感器具有精度和效率高、可靠性强等优点,被广泛用于建材、塑料制品、金属材料、石材加工、生物医疗、微电子等范围。特别是在板材生产等领域,可以有效提高产品质量与生产效率,满足市场对精密制造的需求。结论:利用激光位移传感器在建材板的厚度和宽度测量中,可以实现精准测量,促进生产效率,同时保证产品...
  • 5
    2024 - 12 - 11
    摘要光谱共焦位移传感器是一种高精度、非接触式的光电位移传感器,广泛应用于光学镜片检测、半导体制造、医疗器械生产等多个领域。本文详细阐述了光谱共焦位移传感器的制造技术,包括生产技术细节、工艺流程以及需要注意的具体事项,为相关领域的研发和生产提供参考。引言随着精密仪器制造业的发展,对于工业生产测量的要求越来越高。光谱共焦位移传感器以其高精度、非接触式、实时无损检测等特性,成为解决这一问题的有效手段。本文旨在详细介绍光谱共焦位移传感器的制造技术,包括关键零部件的选择、生产工艺流程以及制造过程中需要注意的事项。一、光谱共焦位移传感器的基本原理光谱共焦位移传感器由光源、分光镜、光学色散镜头组、小孔以及光谱仪等部分组成。传感器通过色散镜头将位移信息转换成波长信息,再利用光谱仪进行光谱分解,反解得出被测位移。其中,色散镜头作为光学部分完成了波长和位移的一一映射,是传感器的核心部件。二、关键零部件的选择1. 光源选择白光LED作为光源,其光谱分布范围广泛,能够满足不同测量需求。同时,白光LED具有寿命长、稳定性好等优点,适合用于工业生产环境。2. 色散镜头色散镜头是光谱共焦位移传感器的关键部件,其性能直接影响传感器的测量精度和分辨率。在选择色散镜头时,需要考虑其轴向色散与波长之间的线性度、色散范围以及镜头材料等因素。3. 光谱仪光谱仪用于接收通过小孔的光信号,并确定其波长,从而实现位移分辨。在选择...
  • 6
    2025 - 04 - 13
    在工业自动化领域,精密测量是保障产品质量与生产效率的核心环节。泓川科技 HC8-050 与松下 HG-C1050 作为两款主流的中短距离激光位移传感器,在电子制造、精密加工、自动化检测等领域应用广泛。本文将从技术参数、核心性能、应用场景等维度展开深度对比,揭示 HC8-050 在特定场景下的显著优势及高性价比。一、基础技术参数:精准定位性能差异参数HC8-050HG-C1050差异分析测量范围50±15mm(35-65mm)50±15mm(35-65mm)两者一致,覆盖中短距离精密测量场景。重复精度15μm30μmHC8-050 的重复精度比 HG-C1050 提升 50%,适用于对微小位移敏感的精密检测(如芯片封装、精密轴承测量)。光点直径70μm约 70μm光斑尺寸相同,但 HC8-050 通过光学优化,在低反射率表面的光斑识别能力更强。线性度±0.1%F.S.±0.1%F.S.线性度一致,满足工业级测量精度要求。温度特性±0.05%F.S/℃±0.03%F.S/℃HG-C1050 理论温漂略优,但 HC8-050 通过硬件散热与软件温补算法,实际在高温环境(如 80℃)下稳定性更优。工作温度-10~50℃(支持 80℃长期使用)-10~45℃HC8-050 突破行业常规,通过特殊设计可在 80℃高温环境稳定运行,而 ...
  • 7
    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...
  • 8
    2022 - 12 - 05
    今天我们讨论的是条码阅读器的性能冗余,高性能条码阅读器有哪些优势呢?有时在使用中条码阅读器在调试时。不能很好的对准。或者条码阅读器在使用一段时间后出现故障和校准错误。纸箱和包裹也可能出现大幅度变形或者倾斜。或者定义范围不合适。或者超出质量标准,甚至有时还会达到,没有达到标准的class a,条码标准。例如条码印刷不清晰或者褪色。在所有的这种条件情况下,我们的条码阅读器的性能冗余就派上用场了。       条码阅读器达到参数限制时。通常需要性的目的,也就是说即使阅读条件不在标准范围内,足够高的读取质量也能解决这个问题。即使在极端条件下,我们专门开发的光学和模拟电子装置也能可靠读取条码信息。我给大家演示一下,在这个简单的装置中,条码阅读器通过以太网连接到PC,可以使用web对口激活调节模式,然后通过图表显示质量,如果条码印刷质量较好,清洁角度高达±30度,也能保证实现可靠性,但您可以看到我们产品的检测范围远远超过低级的限制。我们将这个产品功能,称为性能荣誉,该功能可以实现非常高的录取质量和应用可靠性。您在应用中遇到哪些问题呢?请联系我们。
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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...
泓川科技的光学楞镜如何解决光谱共焦传感器在狭小空间中大量程测量的难题? 2025 - 08 - 12 在半导体芯片制造、精密电子组装等高端工业场景中,一个棘手的矛盾始终存在:一方面,设备内部空间日益紧凑,毫米级的安装高度都可能成为 “禁区”;另一方面,随着产品结构复杂化,对测量量程的需求不断提升,5mm 以上的大量程检测已成为常态。如何在狭小空间内实现大量程精密测量?无锡泓川科技给出了突破性答案 ——光学转折镜,以创新设计让光谱共焦传感器的测量方向 “直角转向”,既节省安装空间,又兼容大量程需求,重新定义精密测量的空间可能性。传统方案的痛点:空间与量程难以两全在精密测量领域,侧出光传感器曾是狭小空间的 “救星”。泓川科技旗下 LTCR 系列作为 90° 侧向出光型号,凭借紧凑设计广泛应用于深孔、内壁等特征测量。但受限于结构设计,其量程多集中在 2.5mm 以内(如 LTCR4000 量程为 ±2mm),难以满足半导体晶圆厚度、大型精密构件高度差等大量程场景的需求。若选择传统端面出光的大量程传感器(如 LTC10000 量程 ±5mm、LTC20000 量程 ±10mm、LTC50000 量程 ±25mm),虽能覆盖测量需求,却因轴向出光设计需预留足够安装高度,在半导体设备的密闭腔室、精密仪器的紧凑模组中 “寸步难行”。空间与量程,似乎成了不可调和的矛盾。光学转折镜:让大量程探头 “直角转身”,释放空间潜力泓川科技创新研发的光学转折镜...
泓川科技 LTP 系列激光位移传感器全国产化制造流程细节全披露 2025 - 06 - 22 一、国产化背景与战略意义在全球供应链竞争加剧的背景下,激光位移传感器作为工业自动化核心测量部件,其国产化生产对打破技术垄断、保障产业链安全具有重要战略意义。泓川科技 LTP 系列依托国内完整的光学、电子、机械产业链体系,实现了从核心零部件到整机制造的全流程国产化,彻底解决了接口卡脖子问题,产品精度与稳定性达到国际先进水平,同时具备更强的成本竞争力与定制化服务能力。二、核心部件全国产化组成体系(一)光学系统组件激光发射单元激光二极管:采用深圳镭尔特光电 655nm 红光 PLD650 系列(功率 0.5-4.9mW)及埃赛力达 905nm 红外三腔脉冲激光二极管,支持准直快轴压缩技术,波长稳定性 ±0.1nm,满足工业级高稳定性需求。准直透镜:选用杭州秋籁科技 KEWLAB CL-UV 系列,表面粗糙度 光学滤光片:深圳激埃特光电定制窄带滤光片,红外截止率 99.9%,有效消除环境光干扰。激光接收单元光电探测器:上海欧光电子代理 OTRON 品牌 PSD 位置敏感探测器,分辨率达 0.03μm(如 LTPD08 型号),北京中教金源量子点探测器正在实现自主替代。聚焦透镜组:福州合创光电高精度分光棱镜,偏振消光比 1000:1,配合广州明毅电子阳极氧化支架,确保光路同轴度≤5μm。(二)电子电路组件信号处理模块微处理器:龙芯中科 3A5000 工业级芯片,支持 - 40℃...
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