三维干涉测量传感器

利用三维白光干涉测量技术捕捉图像，可以实现几乎瞬时的三维测量，非常适合用于生产或离线检查。同轴图像捕获消除了死区，并提供了从透明或镜像表面收集3D图像的最佳方法。

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阵容

三维干涉测量传感器wi - 5000系列

WI-5000系列3D干扰测量传感器可以在0.13秒内捕捉到高达10 × 10 mm(0.39”× 0.39”)的目标区域的3D图像。该传感器同时记录整个表面的80000个高度数据点，可以进行高度、共面性、甚至表面粗糙度(Sa和Sz)的高精度测量。该传感器利用白光干涉测量技术捕捉图像，可以采用同轴表面测量，消除了在沟槽和其他高度变化剧烈的形状中妨碍精确测量的死区。该测量原理可以对几乎任何表面类型进行精确、可重复的3D测量，包括透明或镜像目标。虽然它的速度使其成为理想的内联测量，可调支架也可用，允许用户利用相同的快速，自动测量的内联和离线检查。

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特性

面积测量，不是点或线测量

瞬间测量80000点超过最大测量面积10 × 10毫米0.39“×0.39”．WI-5000系列利用白光干涉测量原理，不受材料类型、颜色或盲点的影响，允许高精度、微米级测量。

高速100％内联测量

为了测量多个点，传感器必须快速准确地扫描目标。这样做需要移动舞台，这使得检查非常耗时。通过WI-5000系列，在表面上进行测量，显着降低测量时间并启用100％检查。

三维干涉测量传感器在测量区域的整个表面发射光。在光学单元上下移动的同时，从同轴接收的干涉光中即时计算出多个点的高度信息，没有盲点。
白光干涉测量原理允许高速、高精度测量各种目标的三维轮廓、表面粗糙度和线粗糙度，如透明或镜像目标、粗糙的金属表面和黑色橡胶。这些测量不受目标材料和颜色的影响。与使用三角测量的一维激光位移传感器的测量不同，由于同轴测量是利用来自表面的光进行的，反射光不会被表面特征(如沟槽的末端等狭窄位置)所阻碍。由于不受目标轮廓的影响，可以实现高速稳定的测量。

白光干涉测量的基本原理以及KEYENCE公司的WI-5000系列三维干涉测量传感器(支持内联三维测量)的原理和测量原理如下:

白光干涉测量原理

光的干涉是光从目标表面到某一点的传播距离(光路)存在差异时发生的一种现象。白光干涉测量法是一束光从白光光源发射到目标上，另一束光通过参考镜反射。然后通过这些光束的干涉水平来测量目标表面特征的高度或深度。

三维干涉测量传感器的机构和测量原理

本节用图表详细介绍了KEYENCE公司的WI-5000系列三维干涉测量传感器的原理和测量原理，该传感器采用白光干涉测量技术，对各种材料、颜色和轮廓的目标进行高速、高精度的在线测量。

3D干扰测量传感器机制：
(1)光由结合了LED和半导体激光器特性的宽带SLD光源发出。
(2)利用光学单元中的分束器将发出的光分成两束。
(3)其中一束光照射在测量区域内的目标表面，并被反射。另一束由光学单元中的参考镜反射。
(4)这两束光作为干涉光进入光接收单元。通过上下移动光学单元来改变从目标反射回来的光的光路长度。
（5）在光接收元件处，当它们的光路长度彼此一致时，干涉光提供最大的干扰水平。获得多个对比度图像，通过读取给每个像素的最大干扰电平的垂直位置来测量与目标（高度或深度）的距离。以下解释使用数字来澄清这种机制。

Z轴测量通过光学单元垂直运动机制：
对光学单元垂直运动和Z轴（高度和深度）数据提取的机制的说明遵循附图中的数字。
（1）光从光学单元施加到靶的表面。
（2）在向上和向下移动光学单元的同时获得多个对比度图像。
(3)确定干扰水平最大的位置，测量到目标的距离。
峰值干扰水平位置根据目标高度而变化，如图所示。检查区域内的3D测量可以立即进行，并使用该干扰方法具有高精度。测量通过对80,000像素中的每一个的高度数据的并发处理来计算高速计算。该机制允许WI-5000系列执行目标的3D轮廓的内联测量，以及表面粗糙度和线粗糙度。

a:光单元垂直移动b:光单元位置c:最大干涉电平d:干涉电平

三维干扰测量传感器的优点

接触式测量设备不能用于软目标或容易损坏的目标，因为它们会对地面施加压力。三维干涉测量传感器不接触目标，无论目标的材料或颜色，包括透明、镜像或黑色目标都可以使用。

WI-5000系列3D干涉测量传感器不接触目标，所以它们甚至可以用来测量柔软的合成橡胶和容易损坏的透明玻璃。它们可以对不能进行接触测量的目标进行高度、深度和体积的非接触测量，例如凝胶形式的透明密封剂和粘合剂，以及由不同反射率材料制成的精密电子设备。整个目标表面被捕获，而不仅仅是一个点，所以速度和稳定性远远优于一般的测量设备。白光干涉测量使用高性能CMOS和SLD光源，具有广阔的动态范围，允许一次性测量整个区域的批量。这种图像捕捉不受目标材料或颜色的影响，即使是透明或镜像目标，包括具有低反射率的黑色部分或产生内部反射的半透明树脂的目标。

使用三角测量的一维激光位移传感器，在光线无法接收的地方可能会出现盲点，因为在狭窄位置上的凹痕阻碍了反射光。三维干涉测量传感器对整个表面进行同轴测量，因此目标轮廓不会出现盲点。

使用三角测量的一维激光位移传感器，由于存在盲点，可能无法进行测量。当反射光被狭窄的凹痕所阻挡时，就会出现盲点，使光线无法到达传感器的接收端。此外，接触位移传感器不能测量小于接触面积的压痕。WI-5000系列三维干涉测量传感器可对整个表面进行同轴测量，因此目标轮廓内不会出现盲点。这些传感器消除了盲点，可以对电子设备和成型零件的小孔和间隙深度进行高精度一次性测量。在检测区域内的不均匀表面也可以被精确地测量，直到晶圆上的微观沟槽和孔。

用一维激光位移传感器对点或线进行多点测量需要较长的时间。传统的区域摄像机测量不稳定，因为它们不能聚焦于三维目标的整体。三维干涉测量传感器通过即时测量整个表面，大大提高了检测周期时间。

使用一维激光位移传感器或接触式测量设备对一个区域进行测量，由于需要在多个位置进行测量，耗时较长。传统的通用区域摄像机无法实现z轴测量，因为很难对深三维目标进行整体聚焦。这些传统的限制对于需要进行内联100%检查的目标来说是一个问题。WI-5000系列三维干涉测量传感器测量高度，体积和整个表面的三维轮廓精度高。它们可以在0.13秒内完成整个区域(10 × 10 mm(0.39”× 0.39”)尺寸的一次性3D测量，大大缩短了在线检测周期时间。

三维干涉测量案例研究

安装组件的终端高度

WI-5000系列3D干扰测量传感器的宽动态范围允许批量测量整个目标，即使它含有不同光反射的材料也是如此。即使目标是具有金属端子（高反射率）和陶瓷包装（低反射率）的电子设备，也可以进行稳定的单次测量整个3D轮廓的一次性测量。可以用彩色图显示高度分布，并且可以显示特定位置的轮廓，允许在视觉上检查包装平整度和终端缺陷细节。

更多细节

分组线毛刺树脂部件的高度检查

通过接触粗糙度计或坐标测量机，触点的测量压力会压碎显微镜毛刺，防止测量精确测量并大大增加检查时间。在不接触目标的情况下，WI-5000系列3D干扰测量传感器可以在仅0.13秒内获得80,000点高度数据，可重复性为0.1μm（0.000004“）。微观毛刺的高度可以准确且快速地测量。没有错误由目标材料，颜色或光泽度引起的靶凹口引起的盲点，该传感器可以立即用于模塑产品的检查，其中颜色和曲线在不同产品类型之间变化。欧宝官网开户

凹形阀底平面度测量

阀门底部是凹的，所以使用单点光三角测量设备测量表面需要时间。此外，由于反射光被遮挡，会出现盲点。仅0.13秒，WI-5000系列三维干涉测量传感器通过从上方照射整个目标表面，同轴获取8万个点的高度数据，即使是凹形的阀门底部也可以测量，没有盲点。稳定和自动100%检查是可能的，因为测量不受目标材料，颜色或光泽度的影响。还可以同时获得阀孔位置信息，从而一次确定行程位置的适宜性。

三维干涉测量传感器常见问题

这种振荡一直被认为是驱动光学元件的一个缺点。KEYENCE开发了一种机制，可以在物理上尽可能地消除这种振荡，并将该机制安装在我们的WI-5000系列3D干涉测量传感器中。其结果是成功地消除了壳体内重心移动引起的振荡、这些振荡引起的测量误差，以及导致位移传感器缺陷的负载。该传感器具有高的减振效果，测量稳定，耐用性好，可以在工作现场轻松安装。

具有不同材料和颜色的目标可以稳定的测量。WI-5000系列3D干扰测量传感器使用SLD光源和专用图像接收元件进行同轴测量，从而实现宽动态范围。与用于漫射反射的一般3D摄像机不同，它们不受诸如诸如透明，镜像或黑色目标的材料的光反射率的变化。3D型材，表面粗糙度和线粗糙度测量都是各种各样的材料和颜色所可能的。不仅可以用于均匀材料和颜色，例如玻璃和黑橡胶等均匀材料和颜色，而且还可以在组装过程中含有不同材料和颜色的情况下进行检查。

不。在这种情况下，高速测量的优点是完全可用的。专用支架允许WI-5000系列用于近线检测。在这种情况下，通过位置校正功能，只需将目标放在舞台上，即可进行高速、准确的检测。如果目标大于测量区域，可以使用专用的自动测台，按顺序自动测量指定位置。一个大的测量区域可以自动测量，设置简单，只需把目标放在舞台上，结果可以输出到电子表格软件。