光譜共焦測量技術由于其具有測量精度高、測量速度快、可以實現非接觸測量的獨特優勢而被大量應用于工業級測量。讓我們先來看一下光譜共焦技術的起源和光譜共焦技術在精密幾何量計量測試中的成熟典型應用。共焦顯微術的概念首先是由美國的 Minsky 于 1955年提出, 其利用共焦原理搭建臺共焦顯微鏡, 并于1957年申請了專利。自20世紀90年代,   隨著計算機技術的飛速發展,   共焦顯微術成了研究的熱點，得到快速的發展。光譜共焦技術是在共焦顯微術基礎上發展而來,其無需軸向掃描, 直接由波長對應軸向距離信息, 從而大幅提高測量速度。   而基于光譜共焦技術的傳感器是近年來出現的一種高精度、 非接觸式的新型傳感器,   目前精度上可達nm量級。 共焦測量術由于其高精度、允許被測表面有更大的傾斜角、測量速度快、實時性高、對被測表面狀況要求低、以及高分辨率的獨特優勢，迅速成為工業測量的熱門傳感器，在生物醫學、材料科學、半導體制造、 表面工程研究、 精密測量等領域得到大量應用。光譜共焦位移傳感器可以實現對材料的變形過程進行實時監測，對于研究材料的力學行為具有重要意義。大興區國產光譜共焦

光譜共焦位移傳感器是一種基于光波長偏移調制的非接觸式位移傳感器。它也是一種新型極高精密度、極高可靠性的光學位移傳感器，近些年對迅速、精確的非接觸式測量變得更加關鍵。光譜共焦位移傳感器不但可以精確測量偏移，還可用作圓直徑的精確測量，及其塑料薄膜的折光率和厚度的精確測量，在電子光學計量檢定、光化學反應、生物醫學工程電子光學等領域具備大量應用市場前景。光譜共焦位移傳感器的誕生歸功于共聚焦顯微鏡研究。它們工作中原理類似，都基于共焦原理。1955年，馬文·明斯基依據共焦原理研發出共焦光學顯微鏡。接著，Molesini等于1984年給出了光譜深層掃描儀原理，并將其用于表面輪廓儀。后來在1992年，Browne等人又把它運用到共聚焦顯微鏡中，應用特殊目鏡造成散射開展高度測量，不用彩色掃描，提升了測量速度。a.Ruprecht等運用透射分束制定了超色差鏡片，a.Miks探討了運用與不一樣玻璃材質連接的鏡片得到鏡頭焦距與波長線性關系的辦法。除開具有μm乃至納米技術屏幕分辨率以外，光譜共焦位移傳感器還具備對表層質量要求低，容許更多的傾斜度和達到千HZ的輸出功率的優勢。大興區國產光譜共焦光譜共焦技術可以在不同領域的科學研究中發揮重要作用。

光譜共焦位移傳感器原理，由光源、透鏡組、控制箱等組成。光源發出1束白光，透鏡組先將白光發散成一系列波長不同的單色光，然后經同軸聚焦在一定范圍內形成1個連續的焦點組，每個焦點的單色光波長對應1個軸向位置。當樣品處于焦點范圍內時，樣品表面將聚焦后的光反射回去。這些反射回來的光經過與鏡頭組焦距相同的聚焦鏡再次聚焦后通過狹縫進入控制箱中的單色儀。因此，只有焦點位置正好處于樣品表面的單色光才能聚焦在狹縫上。單色儀將該波長的光分離出來，由控制箱中的光電組件識別并 得到樣品的軸向位置。采用高數值孔徑的聚焦鏡頭可以使傳感器達到較高分辨率，滿足薄膜厚度分布測量要求。

表面粗糙度測量方法具體流程如下:(1)待測工件定位。將待測工件平穩置于坐標測量機測量平臺上，調用標準紅寶石測針測量其空間位置和姿態，為按測量工藝要求確定測量位置提供數據。(2)輪廓掃描。測量機測量臂更換掛載光譜共焦傳感器的光學探頭，驅動探頭運動至工件測量位置，調整光源光強、光譜儀曝光時間和采集頻率等參數以保證傳感器處于較好的工作狀態，編輯掃描步距、速度等運動參數后啟動輪廓掃描測量，并在上位機上同步記錄掃描過程中的橫向坐標和傳感器高度信息，映射成為測量區域的二維微觀輪廓。(3)表面粗糙度計算與評價。將掃描獲取的二維微觀輪廓數據輸入到輪廓處理算法內進行計算，按照有關國際標準選擇合適的截止波長，按高斯輪廓濾波方法對原始輪廓進行濾波處理，得到其表面粗糙度輪廓，并計算出粗糙度輪廓的評價中線，再按照表面粗糙度的相關評價指標的計算方法得出測量結果，得到被測工件的表面粗糙度信息。光譜共焦透鏡組設計和性能優化是光譜共焦技術研究的重要內容之一。

對光譜共焦位移傳感器原理進行理解與分析得出，想得到的理想鏡頭應該具備以下性能：首先需要其產生較大的軸向色差，通常需要對鏡頭進行消色差措施，而對于此傳感器需要利用其色差進行測量，并且還需將其擴大化，其次產生軸向色差后在軸上的焦點會由于單色光球差的問題導致光譜曲線響應FWHM(Full Width at Half Maximum)變大，影響分辨率，同時為確保單色光在軸上匯聚點單一，需要對其球差進行控制， 為使此位移傳感器從原理上保證傳感器的線性度，平衡傳感器各個聚焦位置的靈敏度，應盡量使焦點位置與波長成線性關系。光譜共焦厚度檢測系統可以實現厚度的非接觸式測量。長寧區高頻光譜共焦

光譜共焦技術可以在環境保護中發揮重要作用。大興區國產光譜共焦

客戶一直在使用安裝在潔凈室的較好的激光測量設備檢查對齊情況，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。現在，我們使用機器人搬運系統將閥門、閥瓣和銷組件轉移到專門的自動裝配機中。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。該機器現已經過測試和驗證。大興區國產光譜共焦