智能激光传感器在电子产品检查方面的应用

激光传感器一般是由激光发生器、光学零件和光电器件所构成的，它能把被测物理量(如距离、流量、速度等)转换成光信号，然后应用光电转换器把光信号变成电信号，通过相应电路的过滤、放大和整流得到输出信号，从而算出被测量。

目前我国制造传感器的品牌有巨星科技、中海达、大族激光、镭神智能、思岗科技、北醒光子、北科天绘、镭烁光电、承拓、海伯森、基恩士等。传感器也被应用于很多需要测距、测振、测速的领域。

本文主要以德国米铱的一款高精度激光位移传感器为例，讲解传感器在电子产品检查方面的应用。

对测量系统的高要求

尽管我们生活在一个快速发展的时代，但现阶段，无论是医疗设备、智能手机还是机床……几乎每个电器设备都未能摆脱印制电路板（PCB）。我们生活中随处可见的电子设备因为PCB的存在而变成越来越高效、体积越来越小、速度越来越快，而且它们的开发周期正变得越来越短。

眼下的PCB板通过利用高度集成的组件来变得更加强大，除了不断增加的包装密度外，单个组件和开关小型化也是满足所需性能的关键要素。

电子元器件的精确定位对于确保信息信号或电能信号形式的电流轻松流经这些元器件至关重要。对于PCB制造，必须将它们放在正确的位置，并且在正确的水平上，以便正确连接它们。组件不能倾斜以实现平稳的功能。

那么，检查生产线上高度集成的组件位置的传感器必须克服一系列挑战。这些桃战主要是由于极小的组件而导致的焦点直径小，由于高度动态的生产过程而导致的高速，以及由于必须检测到的最小位移变化而导致的高空间分辨率。

可以说，印制电路板对于传感器提出了极高的要求。印制电路板时需要极高的生产速度和高精度。

据小编了解，德国米铱将它们的智能光学NCDT位移传感器应用于取放定位机械上。在PCB生产中，它们主要用来检查集成组件的位置并测量PCB板的划线。这款传感器在微米范围内能够执行可靠的质量监测。

德国米铱的智能optonCDT 1420激光三角测量传感器不但不会影响PCB或高度敏感的元件，还具有无需接触即可进行测量的功能。非接触式测量程序使激光传感器可以非常迅速地收集和处理测量值。

电子生产中的质量控制

在PCB生产的质量控制中，放置传感器以使其可以从上方测量PCB。通过系统将它们引导到PCB及其高度集成的组件上。它们直接在生产线中检测动态过程，测量速率高达4 kHz。

紧凑型的传感器及其集成的控制器只有46 x 30 mm，可以集成在有限的安装空间中。光斑的最小直径只有45 x 40 μm，这使得可以在细针上进行高精度测量，因为光斑可以清晰地投射到它们上面。

PCB的制造需要最佳的精度，智能optoNCDT位移传感器可在微米范围内进行可靠的质量监控。

使用像optonCDT 1420激光三角反射式传感器这样的现代传感器，可以减少浪费，提高质量并降低成本。智能激光传感器可以可靠地测量距离、位移和位置，重复精度从0.5μm起。

在PCB上进行可靠测量的另一个重要前提是可以测量从金属到塑料的不同材料的测量程序，这就是为什么激光三角测量原理是理想选择的原因。因此，德国米铱的激光传感器提供了创新的自动目标补偿（简称：ATC）功能。

该传感器可在不断变化的表面上进行测量，从发亮和反射的目标到暗黑色，再从亮到暗，尤其是在PCB上。ATC确保曝光时间适应相应测量对象所呈现的条件。

为了确定测量值，激光传感器将红色激光点以670 nm的波长投射到目标上。为了击中CMOS线的光学系统，激光以一定的反射角向后散射。

在没有自动目标补偿的情况下，只有少量的光会到达接收矩阵，并且对象从明到暗快速变化。相反，当从发亮的物体快速变为深色表面时，强度将太高。在这两种情况下，结果都是不准确的，甚至是无用的。

因此，通过自动目标补偿，德国米铱的传感器可调节曝光时间以及测量任务期间发出的光的强度，以使CMOS线上的反射处于理想范围内。

接下来，传感器通过激光二极管、物体上的测量位置和CCD线上的描绘之间的三点关系，以微米精度计算距离值。确定的值可以作为数字或模拟输出信号输入到工厂和机械控制系统中。

测量PCB面板上的划线

将预定断裂点划入面板以进行分板是PCB制造中的另一种应用。一个PCB往往由几个面板或较小的PCB组成，这些面板或较小的PCB捆绑在一起作为一个大型PCB进行生产。由于简化了电路板组装，出于生产原因需要这种类型的捆绑。

通常，划线由两个相反的锯片在板上切一个V形槽，这将使小PCB易于在生产过程结束后进行清洁，易于彼此分离，划线的宽度约为400μm。

PCB板的划线也必须精确测量。opto NCDT 1420激光传感器因它的精度和速度与紧凑型设计的独特结合，非常适合该应用。

如果键槽已正确铣入面板，则传感器会在线检测。如果划线太薄，则面板在生产过程中会破裂，这会浪费资源并可能损坏机器。

面板在分板过程中会磨损，如果未将沟槽铣得足够深，则面板会不规则地断裂，这意味着它们不再符合质量要求，并且会产生大量废物。

结论

德国米铱的智能optonCDT 1X20位移传感器是专门为工业4.0的高要求而设计的。使用现代传感器，例如optonCDT 1420激光三角反射式测量传感器，可以确保质量的提高，同时节省成本并减少浪费。

智能激光传感器可以可靠地测量距离、位移和位置，重复精度在0.5 μm范围内。其极小的测量点甚至可以高精度检测最小的元件，例如PCB上的引脚。

该传感器每秒具有超过4000个测量值，专为高动态过程而设计，例如增材制造或电子工业制造的过程。其小巧的设计和集成的控制器即使在安装空间较小的情况下也可以轻松集成到系统和机器中。

智能的表面控制可以平衡光的波动强度，当亮度或颜色快速变化时，光的波动强度会在测量过程中反映出来。尤其是对于亮与暗以及暗淡和光泽物体彼此相邻的PCB，这是获得稳定且微米级精度结果的主要优势。

直观的Web界面方便用户可以操作传感器。它为不同的测量任务提供了预定义的设置。此外，最多可以存储和导出八个用户特定的设置。

信号峰值选择、视频信号显示和自由可调的信号平均功能可优化测量任务。例如ROI功能（感兴趣区域）允许滤除干扰信号。此外，快速调试也是可能的。通过简单的测量任务，用户可以使用传感器上的多功能按钮。

文稿：本站编辑 老王

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