一家英國的工程和測試公司在自動組裝和測試機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
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械對準誤差在幾微米以內(nèi)?；旧?，我們開發(fā)的組裝機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器，以減少校準檢查所需的時間?，F(xiàn)在，我們使用機器人搬運系統(tǒng)將閥門、閥瓣和銷組件轉(zhuǎn)移到專用自動裝配機中。為了避免由于移動機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行測量，還可以提供機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 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系統(tǒng)將多色白光聚焦到目標表面來工作。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表面或材料上的波長才能用于測量。從目標表面反射的這種光通過共焦孔徑到達光譜儀，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行測量。
共焦測量提供納米分辨率并且?guī)缀酹毩⒂谀繕瞬牧线\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。