隨著3C產(chǎn)品外型設(shè)計(jì)的飛速更新,材料工藝的不斷升級,近年來3C產(chǎn)品加工制造過程中對精密測量技術(shù)的要求也越來越高,尤其是3D曲面玻璃的檢測,而光譜共焦傳感器作為一種對環(huán)境和材料具有廣泛適應(yīng)性的高精度測量技術(shù),以其高速度,高精度,高適應(yīng)性等明顯優(yōu)勢越來越受到3C等精密制造業(yè)的青睞。
3D曲面玻璃擁有輕薄、透明、防炫、抗指紋和不易刮劃等優(yōu)勢,同時(shí)在熱彎成型階段可通過選擇多種石墨模具制作大R角和多形狀的曲面玻璃,使得產(chǎn)品具有新穎外觀和出色觸控手感。此外,5G通信時(shí)代更高的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率要求手機(jī)背板對信號的屏蔽盡可能降低,而金屬材料對信號的屏蔽性較高,因此對信號影響極小的3D曲面玻璃就成了取代金屬材料背板的不二選擇。
所以,3D曲面玻璃因?yàn)槠湓谕庥^和觸感方面的優(yōu)勢,以及其對手機(jī)信號屏蔽小的特性,成為現(xiàn)在乃至5G通信時(shí)代手機(jī)屏幕和背板材料的熱門選擇。
在3D曲面玻璃的熱彎成型工序中,由于石墨模具設(shè)計(jì)和壓制過程中的溫度控制等問題,可能存在“翹角”不良或翹曲問題,這會影響之后的曲面貼合工序效率,若不能完全貼合,3D屏可能存在觸控不良的問題。因此需要對3D曲面玻璃的輪廓度進(jìn)行測量,確保實(shí)際輪廓線在公差帶范圍內(nèi)。
而3D曲面玻璃由于表面光滑,反光強(qiáng),采用傳統(tǒng)的激光三角和結(jié)構(gòu)光測量方法,反光表面的漫反射信號將對測量信號造成嚴(yán)重干擾,測量數(shù)據(jù)精度較差;同時(shí),由于3D曲面玻璃在兩面或四面采用熱彎成型的R角度大小不等,對于測量傳感器的可測角度和量程都有比較高的要求;此外,為了在保證效率的同時(shí)控制良品率,實(shí)際生產(chǎn)過程中往往采用在線測量的方式,這對測量系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性都有嚴(yán)格的要求。
隨著曲面屏幕手機(jī)的推出,如何測量曲面玻璃的弧度,平面度,厚度以及三維輪廓成為業(yè)界新的技術(shù)難題。此種背景下,一種高精度且可以解決眾多高難度測量應(yīng)用的光譜共焦位移傳感器應(yīng)運(yùn)而生,成為中國自動化測量市場的一匹黑馬。
光譜共焦位移傳感器是一種通過光學(xué)色散原理建立距離與波長間的對應(yīng)關(guān)系,利用光譜儀解碼光譜信息,從而獲得位置信息的裝置。
如下圖所示,白光LED光源發(fā)射出一束寬光譜的復(fù)色光,通過色散鏡頭發(fā)生光譜色散,其中只存在某一特定波長的單色光聚焦在被測物體表面,并同時(shí)反射回光學(xué)系統(tǒng)。經(jīng)過光譜分析得到該單色光波長值,由波長-距離標(biāo)定即可換算出被測物體的距離值。由于采用了共焦技術(shù),因此該方法具有良好的層析特性,提高了分辨力,并且對被測物特性和雜散光不敏感,即使被測物體是強(qiáng)吸光材料,如黑色橡膠,或者是透明材料,如玻璃或者液體,都可以進(jìn)行正常可靠的測量。
作為國內(nèi)高端智能傳感器的知名品牌之一,海伯森自主研發(fā)的光譜共焦傳感器,是一種精度可達(dá)微納米量級的非接觸式位移量測系統(tǒng),可精準(zhǔn)測量漫反射/鏡面反射及透明多層材質(zhì)的位移和厚度。
1、光譜共焦傳感器采用分析光譜成分對應(yīng)距離變化的原理,相比傳統(tǒng)的激光三角反射式傳感器通過反射光斑在CCD上的位置換算距離變化的原理,光譜共焦傳感器測量結(jié)果更加穩(wěn)定,分辨率和線性度更好。實(shí)際的測量項(xiàng)目中,采用海伯森光譜共焦位移傳感器后,整個(gè)測量機(jī)臺的重復(fù)性可達(dá)微米級別。
2、海伯森光譜共焦傳感器探頭可達(dá)到±60.5°的測量角度,對于曲面玻璃邊沿較大角度的位置,也可以進(jìn)行高精度的形狀測量。
3、傳統(tǒng)的激光三角反射式傳感器更加適合測量漫反射被測物。而對于鏡面反射的曲面玻璃,同軸測量原理的光譜共焦位移傳感器更加適用。
4、光譜共焦位移傳感器的測量光斑更小,測量頻率更高,可達(dá)72K/秒,不僅可以測量出清晰的外形輪廓,而且能快速捕捉微小結(jié)構(gòu)的位置變化,并且可以保證非常高的測量精度。
3D曲面玻璃是作為當(dāng)前智能手機(jī)的發(fā)展趨勢,市場需求量日益升高。曲面輪廓、玻璃厚度、平面度都是曲面玻璃的重要精度指標(biāo),也是生產(chǎn)過程中需要重點(diǎn)管控的環(huán)節(jié).
而海伯森光譜共焦傳感器不僅可以滿足精密測量需求,而且對環(huán)境和材料都有廣泛適應(yīng)性,并且可實(shí)現(xiàn)趨于實(shí)時(shí)、無損檢測,為3D曲面玻璃的精密位移測量提供了新的選擇。
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