90°侧面出光的LTCR1500N系列光谱共焦传感器技术解析与微空间测量创新

无锡泓川科技 20250222

  • 传感器技术
LTCR1500N系列光谱共焦传感器凭借90°侧向出光与φ3.8mm超细探头设计,突破传统测量设备的空间限制。本文基于其1500μm量程架构与±0.75μm线性精度,系统阐述该传感器在深孔、窄缝等微空间场景的测量创新。实验证明,其侧向光学设计可将测量盲区降低至0.5mm,在φ4mm以上孔径场景中实现±0.15μm的重复定位精度。

摘要

LTCR1500N系列光谱共焦传感器凭借90°侧向出光与φ3.8mm超细探头设计,突破传统测量设备的空间限制。本文基于其1500μm量程架构与±0.75μm线性精度,系统阐述该传感器在深孔、窄缝等微空间场景的测量创新。实验证明,其侧向光学设计可将测量盲区降低至0.5mm,在φ4mm以上孔径场景中实现±0.15μm的重复定位精度。

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一、侧向光学系统技术突破

1.1 90°侧向出光设计

采用离轴抛物面反射镜组实现光束转向:

  • 出光角度:90°±0.5°
  • 光斑特性:⎩⎨⎧​光斑直径发散角工作距离​Φ17μm (LTCR1500N)0.8mrad3mm (可扩展至15mm)​
  • 抗杂散光设计:内置双光阑结构(角度容差±12°)

1.2 微型探头结构

参数规格
探头直径φ3.8mm(含防护套管)
最小测量孔径φ4mm
深径比能力20:1(探头长度85mm)
弯曲半径R15mm(可定制柔性探头)

二、微空间测量关键技术

2.1 侧向测量优势对比

测量场景传统垂直式传感器LTCR1500N系列
φ5mm深孔直径测量无法实施±0.8μm精度
螺纹底孔锥度检测需拆卸工件在线测量
液压阀体交叉孔检测探头干涉无接触测量
微型轴承内圈圆度空间不足360°全周扫描

2.2 动态补偿算法

针对微空间测量的特殊需求开发:

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\Delta Z = k_1 \cdot \cos\theta + k_2 \cdot \frac{\partial \rho}{\partial t} + k_3 \cdot T_{amb}ΔZ=k1​⋅cosθ+k2​⋅∂t∂ρ​+k3​⋅Tamb​

其中:

  • θ:探头倾斜角(°)
  • ρ:表面反射率变化率
  • Tamb​:环境温度(℃)
  • k1​=0.12μm/°,k2​=0.08μm⋅s,k3​=0.03μm/℃

三、工业应用验证

3.1 典型微空间测量性能

应用场景测量参数精度表现传统方案局限
发动机喷油嘴内孔Φ1.2mm孔径±0.25μm探头无法进入
精密轴承滚道圆度0.8μm重复性0.1μm测量角度受限
微流控芯片流道深度200μm±0.05μm光学干涉严重
液压阀体交叉孔同心度5μm检测效率提升3倍需破坏性检测

3.2 动态性能测试

  • 狭小空间响应:在φ4mm×50mm深孔中,完成全周扫描仅需8s(传统方案无法实施)
  • 复杂表面适应性:对镜面(Ra<0.05μm)到喷砂表面(Ra=6.3μm)均保持有效测量
  • 温度稳定性:在50℃工况下连续工作,零点漂移量仅0.45μm(<0.03%F.S./℃)

四、工程实施规范

4.1 安装配置方案



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4.2 操作注意事项

  1. 对中校准:δmax​=2Dhole​−Dprobe​​−0.2mm(δ_max:最大允许偏心量)
  2. 污染防护:在切削液环境(ISO VG32)中需每50万次测量更换防护套管
  3. 温度补偿:当ΔT>10℃时需执行在线标定(内置PT1000温度传感器)

五、技术优势总结

核心优势技术实现途径工业价值
微空间测量能力90°侧向出光+φ3.8mm探头减少50%设备拆装时间
多表面适应性三光斑模式自动切换降低75%治具改造成本
纳米级稳定性共焦光学+21kHz高速采样提升在线检测良率至99.6%
高温环境测量耐200℃定制版本拓展至铸造/焊接等高温场景

结论

LTCR1500N系列光谱共焦传感器通过侧向光学系统与微型化探头的协同创新,开创了精密微空间测量的新范式。其在深孔检测、微型件测量等场景中的卓越表现,为航空航天、精密医疗器械等领域提供了突破性解决方案。建议在实施过程中配合专用三维扫描夹具(角度定位精度±0.01°),以充分发挥设备性能优势。


工程提示:针对φ4-6mm小孔测量,推荐采用45°斜出光探头(选配件LT-APO45),可进一步将测量盲区缩减至0.2mm。



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