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(shì)。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(cè)系統(tǒng)。

光譜共焦傳感器如何工作？

共焦色度測(cè)量原理通過(guò)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(lái)工作。透鏡的排列方式是通過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)才能用于測(cè)量。從目標(biāo)表面反射的這種光通過(guò)共焦孔徑到達(dá)光譜儀，該光譜儀檢測(cè)并處理光譜變化。

共焦測(cè)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(cè)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(cè)量鉆孔或鉆孔的內(nèi)表面，以及測(cè)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(guó)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(cè)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(cè)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(cè)量能力方面遇到了一些挑戰(zhàn)，需要以 0.25 微米的精度測(cè)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(cè)量這些組件的表面光潔度 _[Ra]。

這些相同的測(cè)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(cè)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(cè)量的基于接觸的觸針測(cè)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(wèn)題。

此外，非接觸式探頭能夠以小公差測(cè)量一系列不同尺寸和形狀的零件和特征，無(wú)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(zhǎng)期解決方案。

OpTek 考慮了各種非接觸式位移測(cè)量原理，包括激光三角測(cè)量傳感器。然而，得出的結(jié)論是，激光傳感器無(wú)法提供該應(yīng)用所需的測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)單。共焦傳感器可以遠(yuǎn)離激光加工過(guò)程產(chǎn)生的碎片場(chǎng)，然后幾乎實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果。

此外，能夠?yàn)槠淇蛻籼峁┚哂鞋F(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)量以前超出 OpTek 能力的組件和表面特征，這反過(guò)來(lái)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(yǔ)

蘇州創(chuàng)視智能技術(shù)專注于超精密測(cè)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，主營(yíng)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(cè)量速度，以及±60°的測(cè)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(cè)量范圍0.1~50mm，測(cè)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