一家英國的工程和測試公司在自動組裝和測試機(jī)器上安裝了光譜共焦位移傳感器，用于檢查精密圓盤銷組件的對齊情況，該組件是汽車噴油器閥的一部分。這些高精度共焦位移傳感器能夠在2微米的間隙內(nèi)測量圓盤銷組件的對齊情況。
自動化組裝測試機(jī)
該公司總部位于科爾切斯特，有著廣泛的合作客戶群體，包括主流汽車生產(chǎn)到一級方程式車隊。為測試和測量客戶的產(chǎn)品需要極高的清潔度，該公司開發(fā)了各種過程中和無塵室高壓清洗裝置，專門從事液壓、氣動和泄漏測試、高精度裝配技術(shù)等。
正如該公司給的工程總監(jiān) Steve House 所說：“我們的客戶要求的高精度意味著在測量技術(shù)方面，我們的機(jī)器和測試臺必須配備最好的傳感器和測量設(shè)備。”
“最近，我們的一位客戶要求我們檢查汽車噴油器閥銷總成的機(jī)械對準(zhǔn)誤差在幾微米以內(nèi)?；旧?，我們開發(fā)的組裝機(jī)將兩個部件壓在一起一個直徑為 15 毫米的閥盤到一個直徑為 2 毫米的噴油器銷上，并檢查這些部件是否在機(jī)械上對齊到 ±2 微米的設(shè)定間隙，這是至關(guān)重要的以確保閥門自由移動。因此，我們需要一個比這更精確的位移傳感器，”他繼續(xù)說道。
House 說，在此之前，客戶一直在使用安裝在潔凈室的高端激光測量設(shè)備檢查對齊情況，每個組件大約需要十分鐘才能完成必要的對齊檢查，這太長了。“因此，客戶要求我們開發(fā)一種特殊用途的測試和組裝機(jī)器，以減少校準(zhǔn)檢查所需的時間?，F(xiàn)在，我們使用機(jī)器人搬運系統(tǒng)將閥門、閥瓣和銷組件轉(zhuǎn)移到專用自動裝配機(jī)中。為了避免由于移動機(jī)器人的振動引起的任何測量干擾，我們將光譜共焦位移傳感器安裝在單獨的框架和支架上，盡管仍然靠近要測量的部件。該機(jī)器現(xiàn)已經(jīng)過全面測試和驗證。
該公司也考慮過替代位移傳感器，包括基于激光的版本，但正如 Steve House 解釋的那樣，“這些容易受到被測金屬部件上存在的油薄膜以及潮濕環(huán)境的干擾操作所需的傳感器。使用光譜共焦傳感器，我們沒有任何以上這些問題。此外，共焦傳感器在高反射、拋光金屬部件上也能很好地工作。”
非接觸式共焦位移傳感器，該傳感器能夠在閃亮、高反射率的金屬表面上進(jìn)行測量，還可以提供機(jī)器所需的極高測量精度。
正如 Steve House 總結(jié)的那樣：“我們在這個項目中學(xué)到了很多關(guān)于光譜共焦位移傳感器的知識。我們從中獲得的經(jīng)驗和知識將為我們未來的客戶項目提供很好的支持，特別是在需要對閃亮、高反射金屬部件進(jìn)行高精度測量的情況下。”
光譜共焦傳感器專為需要最高精度的測量任務(wù)而設(shè)計，通常是研發(fā)任務(wù)、實驗室和醫(yī)療、半導(dǎo)體制造、玻璃生產(chǎn)和塑料加工。除了對高反射、有光澤的金屬部件進(jìn)行距離測量外，這些傳感器還可用于測量深色、漫射材料，以及透明薄膜、板或?qū)拥膯蚊婧穸葴y量。傳感器還受益于較大的間隔距離（高達(dá) 100 毫米），從而為用戶在使用傳感器的各種應(yīng)用方面提供更大的靈活性。此外，傳感器的傾斜角度已顯著增加，這在測量變化的表面特征時提供了更好的性能。
光譜共焦測量原理
光譜共焦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。漫反射表面和鏡面反射表面都可以使用共焦彩色原理進(jìn)行測量。
共焦測量提供納米分辨率并且?guī)缀酹毩⒂谀繕?biāo)材料運行。在傳感器的測量范圍內(nèi)實現(xiàn)了一個非常小的、恒定的光斑尺寸。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。