非接觸式共焦位移傳感器如何幫助公司以納米分辨率檢查 MEMS 結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和表面形貌。

最新的共焦色度傳感器具有極高的靈敏度和亞微米分辨率，在生產(chǎn)期間或后期檢查 MEMS 結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和表面形貌方面具有顯著優(yōu)勢。這些傳感器可以集成到線性 XY 平臺(tái)、機(jī)床或具有閉環(huán)反饋控制的專用檢測系統(tǒng)。

光譜共焦傳感器如何工作？

共焦色度測量原理通過使用多透鏡光學(xué)系統(tǒng)將多色白光聚焦到目標(biāo)表面來工作。透鏡的排列方式是通過控制色差（像差）將白光分散成單色光。工廠校準(zhǔn)為每個(gè)波長分配了一定的偏差（特定距離）。

只有精確聚焦在目標(biāo)表面或材料上的波長才能用于測量。從目標(biāo)表面反射的這種光通過共焦孔徑到達(dá)光譜儀，該光譜儀檢測并處理光譜變化。

共焦測量提供納米分辨率并且?guī)缀酹?dú)立于目標(biāo)材料運(yùn)行。在整個(gè)傳感器的測量范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)非常小的、恒定的光斑尺寸，通常 <10 μm。微型徑向和軸向共焦版本可用于測量鉆孔或鉆孔的內(nèi)表面，以及測量窄孔、小間隙和空腔。

檢查高反射和暗漫反射表面

精密激光微加工工廠正受益于非接觸式共焦色度傳感器的使用。例如，英國的 OpTek Systems 公司已在其多臺(tái)激光加工機(jī)上安裝了非接觸式共焦色度傳感器。這些高精度共焦位移傳感器能夠測量困難材料的表面光潔度和凹槽深度，范圍從高反射鏡面到深色漫射表面。

OpTek 制造的機(jī)器需要以極高的公差工作，通常達(dá)到亞微米精度。這意味著安裝在這些機(jī)器上的任何測量和檢查系統(tǒng)也需要以這些精度水平運(yùn)行。在最近的一個(gè)項(xiàng)目中，OpTek 在其機(jī)器的原位測量能力方面遇到了一些挑戰(zhàn)，需要以 0.25 微米的精度測量盤形元件表面激光蝕刻特征的深度，以及以小于 0.1 微米的精度測量這些組件的表面光潔度 _[Ra]。

這些相同的測量系統(tǒng)還需要應(yīng)對(duì)組件的紋理和表面光潔度的變化，這些組件可能是高精度空氣軸承或密封件。通常，這些組件由金屬或硬質(zhì)陶瓷（例如碳化硅或碳化鎢）加工而成，因此傳感器需要在黑暗的漫反射表面以及閃亮的反射鏡面表面上進(jìn)行測量。尋找能夠?yàn)?/span> OpTek 提供一種滿足這些要求的傳感器的供應(yīng)商被證明具有挑戰(zhàn)性。

OpTek 確實(shí)考慮使用一些通常用于離線測量的基于接觸的觸針測量系統(tǒng)，但將這些相當(dāng)精密的接觸式探頭傳感器集成到機(jī)器的自動(dòng)化環(huán)境中的實(shí)用性存在問題。

此外，非接觸式探頭能夠以小公差測量一系列不同尺寸和形狀的零件和特征，無論是深度還是橫向，而不用擔(dān)心機(jī)械碰撞，這使得非接觸式方法非常有吸引力。此外，避免探頭尖端清潔和更換的能力提供了更可靠和穩(wěn)定的長期解決方案。

OpTek 考慮了各種非接觸式位移測量原理，包括激光三角測量傳感器。然而，得出的結(jié)論是，激光傳感器無法提供該應(yīng)用所需的測量精度，尤其是當(dāng)表面從暗色、漫反射變?yōu)楦叻瓷鋾r(shí)。

非接觸式共焦位移傳感器。這些傳感器受益于較大的間隔距離（高達(dá) 100 毫米），為用戶提供了更大的靈活性，可用于各種應(yīng)用。此外，傳感器的傾斜角度已顯著增加，這在測量不斷變化的表面特征時(shí)提供了更好的性能。

增加實(shí)際價(jià)值

OpTek 機(jī)器，實(shí)際上是一般的激光機(jī)器，已經(jīng)具有需要測量的組件的視線，因此在該目標(biāo)附近安裝共焦傳感器相對(duì)簡單。共焦傳感器可以遠(yuǎn)離激光加工過程產(chǎn)生的碎片場，然后幾乎實(shí)時(shí)測量結(jié)果。

此外，能夠?yàn)槠淇蛻籼峁┚哂鞋F(xiàn)場測量能力的激光加工機(jī)器，以應(yīng)對(duì)困難的、不斷變化的表面紋理，為 OpTek 產(chǎn)品增加了真正的價(jià)值。這些傳感器能夠測量以前超出 OpTek 能力的組件和表面特征，這反過來又為在其機(jī)器上提供新的質(zhì)量保證功能開辟了很多空間。

結(jié)束語

蘇州創(chuàng)視智能技術(shù)專注于超精密測量檢測技術(shù)領(lǐng)域，主營光譜共焦位移傳感器、激光位移傳感器等高端智能傳感器的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售業(yè)務(wù)。

TS-C系列光譜共焦位移傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)0.025 μm的重復(fù)精度，±0.02% of F.S.的線性精度，10kHz的測量速度，以及±60°的測量角度，能夠適應(yīng)鏡面、透明、半透明、膜層、金屬粗糙面、多層玻璃等材料表面，支持485、USB、以太網(wǎng)、模擬量的數(shù)據(jù)傳輸接口。

產(chǎn)品型號(hào)支持根據(jù)客戶需求定制，定制參數(shù)范圍包括參考距離1~150mm，測量范圍0.1~50mm，測量角度±5°~65°，光斑直徑1~100 μm，橫向分辨率0.5~50 μm，縱向分辨率4~2000nm，采樣頻率最高30kHz