摘要

在工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)中，透明玻璃（如3C曲面屏）、半透明材料（如點(diǎn)膠膠路、醫(yī)學(xué)塑料、液面）的位移、厚度及輪廓測(cè)量一直是業(yè)界的難點(diǎn)。普通激光傳感器因光線穿透、多重表面反射及次表面散射效應(yīng)，常導(dǎo)致數(shù)據(jù)跳動(dòng)或無(wú)法從界面獲取信號(hào)。本文以泓川科技（Chuantec）LTP系列激光位移傳感器的核心技術(shù)為依托，解析針對(duì)此類異質(zhì)材料的“鏡面反射+波形修正技術(shù)”方案。

一、 測(cè)量難點(diǎn)及技術(shù)原理壁壘

1. 為什么常規(guī)傳感器無(wú)法測(cè)量？

• 穿透現(xiàn)象：半透明物體（如某些乳白色塑料或硅膠）會(huì)讓激光深入從而產(chǎn)生內(nèi)散射，導(dǎo)致光斑拖尾和波形擴(kuò)寬。

• 透射偏差：對(duì)于全透明物體（如玻璃），絕大部分光線直接穿透，僅有極少比例（約4%-8%）發(fā)生表面鏡面反射。由內(nèi)部多次反射引起的雜散光（Ghost Light）會(huì)由透鏡重聚焦，導(dǎo)致測(cè)量位置誤判。

2. “光斑整型”與“光譜過(guò)濾”原理解構(gòu)

泓川科技LTP系列采用改進(jìn)的激光三角技術(shù)（Advanced Laser Triangulation），通過(guò)硬件光路與軟算力的結(jié)合解決上述問(wèn)題：

• 接收光波形態(tài)提取算法（For 半透明物體）：
  通常激光射入半透明物體后，光線會(huì)在物體表面下產(chǎn)生對(duì)位漫/慢反射，導(dǎo)致接收元件（CMOS）上的接收光波形緩慢“平波化”或擴(kuò)大，掩蓋實(shí)際表面峰值。

  核心技術(shù)點(diǎn)：LTP自主研發(fā)的半透明物體測(cè)量算法，通過(guò)識(shí)別接收到的光強(qiáng)分布波形（Waveform Analysis），剔除因次表面散射引起的被放大的滯后波形，精準(zhǔn)鎖定實(shí)際表面反光峰值，而非內(nèi)部散射中心。

• 鏡面反射（Specular Mode）光路設(shè)計(jì)（For透明/鏡面物體）：
  針對(duì)全透明玻璃，通過(guò)調(diào)節(jié)安裝角度產(chǎn)生“正反射”，利用具有極高動(dòng)態(tài)范圍的LTP感光組并配合優(yōu)化的鏡頭鍍膜。

  結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：LTP系列接收鏡組模塊經(jīng)過(guò)特殊角度設(shè)計(jì)和濾光片涂層優(yōu)化，以最大限度減少因?yàn)V光片和外殼表面多次內(nèi)反射導(dǎo)致的多重虛假光斑，以此提升信噪比（SNR），確保透明面數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

二、 針對(duì)性型號(hào)選型建議

根據(jù)不同材質(zhì)的透光率與表面粗糙度，該方案推薦以下配置（均不需要外部放大器/控制器，支持嵌入式運(yùn)算）：

方案 A：針對(duì)半透明/高散射材料（點(diǎn)膠、晶圓研磨液、半透明塑料）

推薦型號(hào)：** LTP025B (藍(lán)光)** 或 LTPxxxW/U系列 (超寬光斑)

• 技術(shù)參數(shù)支撐：藍(lán)光（405nm波長(zhǎng)）不同于傳統(tǒng)的紅光（655nm），其波長(zhǎng)更短，在照射入半透明物體時(shí)更不容易產(chǎn)生深度穿透，能在表面即刻對(duì)焦從而反射。

• LTP025B：量程 25mm±1mm，重復(fù)精度達(dá) 0.05μm，光斑僅 Φ20μm，適合微小區(qū)域精測(cè)。

• 高采樣支撐：必須配合 Max.** 160kHz** 的高采樣即時(shí)反饋，防止膠路快速固化過(guò)程中的形變丟失。

方案 B：針對(duì)全透明/高光面物體（3C顯示玻璃、鍍膜玻璃）

推薦型號(hào)：** LTPM080U / LTPM030U (PM鏡面反射專用系列)**

• 標(biāo)定特性：此類型號(hào)為 “PM鏡面反射型標(biāo)定”。常規(guī)漫反射傳感器打在鏡面/玻璃上需要大幅傾斜，而 PM系列針對(duì)高回光進(jìn)行了感光靈敏度與積分時(shí)間的調(diào)校。

• LTPM030U：參考距離約24mm，重復(fù)精度僅 0.02μm（超高精度），線性度 ±2μm。支持在玻璃表面獲得極低量測(cè)數(shù)值跳動(dòng)。

三、 算法與數(shù)據(jù)在實(shí)際場(chǎng)景中的體現(xiàn)

無(wú)需額外PC開(kāi)發(fā)，通過(guò) TLSlaserStudio專屬測(cè)控軟件 即可讀取與分析如下信號(hào)處理流程：

場(chǎng)景算法演示

1. 信號(hào)采樣：LTP傳感器探頭獨(dú)立工作，采樣頻率設(shè)為50kHz。

2. 噪聲剔除：當(dāng)測(cè)量一塊厚度不同的半透明塑料蓋板時(shí)，開(kāi)啟算法的 “半透明峰值檢測(cè)（Translucent Peak Extraction）”。

3. 對(duì)波過(guò)程：

• 未開(kāi)啟算法：波形從光強(qiáng)350擴(kuò)展到光強(qiáng)3120，數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)約35μm的不穩(wěn)定偏移。

• 開(kāi)啟LTP算法：智能“切除”波形后端拖尾長(zhǎng)尾，強(qiáng)制鎖定首道升沿的高點(diǎn)，復(fù)現(xiàn)度精度回升至0.3μm以內(nèi)。

四、 典型市場(chǎng)應(yīng)用概覽

1. 3C電子組裝：觸摸屏玻璃平整度
   利用 LTPM 系列鏡面型號(hào)掃描玻璃蓋板各點(diǎn)位高度。因玻璃全透明，需要精確的正反射接收能力，同時(shí)避免玻璃下表面反射光的干擾，LTP的高速積分調(diào)節(jié)功能（Auto-Gain）可即使適應(yīng)不同透光率玻璃。

2. 新能源點(diǎn)膠檢測(cè)：UV膠水與密封條高度
   透明膠水未干時(shí)即為半透明液體。利用 LTP025B (藍(lán)光) 或 LTPU (線狀超寬光斑) 測(cè)量半透明膠條的截面輪廓。藍(lán)光有效抑制穿透，避免將“底板基材”誤判為“低位膠水”，確保出膠量均一。

3. 藥包材檢測(cè)：液體位置/瓶塞高度
   針對(duì)醫(yī)學(xué)半透明PP輸液瓶，利用 LPT系列高頻采樣非接觸測(cè)厚（部分機(jī)型主從同步測(cè)厚功能），可實(shí)時(shí)監(jiān)控半透明瓶壁的生產(chǎn)公差。

五、 結(jié)語(yǔ)

透明與半透明物體的測(cè)量不再是光學(xué)檢測(cè)的禁區(qū)。通過(guò)引入藍(lán)光技術(shù)、優(yōu)化接收鏡組與加載專用的“半透明散射消除算法”，泓川科技 LTP系列成功實(shí)現(xiàn)了 2μm 級(jí)線性誤差的高精度檢測(cè)（不同型號(hào)指標(biāo)略有差異），配合其 Max 160kHz 全自主控制芯片，為全透明產(chǎn)線與半透明膠路質(zhì)在提供了可以量化的高可靠性技術(shù)支撐。