线光谱共聚焦位移传感器

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摆烂人生

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案例介绍

本项目旨在研发一款国产线光谱共聚焦位移传感器，打破基恩士等国外厂商在该领域的垄断。传统点光谱共焦传感器逐点扫描效率低下，激光三角法则难以应对透明、高反光、强吸光等棘手材质。本产品以“线”代“点”，单次扫描获取线上2048个点的三维数据，兼顾高速、高精度与全材质适应性，可广泛应用于半导体晶圆检测、3C电子精密组装、新能源电池平面度测量等高端制造场景。

产品核心功能
高速高精度三维采集：最大扫描速率35000线/秒，Z轴重复精度0.1μm，X方向最小点间隔1.1μm。一次扫描同步输出3D点云、2D轮廓、深度图与灰度图。
全材质适应：对颜色、光洁度、材料特性不敏感，金属、陶瓷、镜面、玻璃、薄膜、黑色橡胶、液体等均可稳定测量。
复杂形貌测量：同轴式结构支持±45°测量角度，适用于斜面、弧面、深孔等场景。支持透明物体多层同步检测，如显示屏玻璃表层与内部各层的同时扫描。
完备的软件与集成支持：提供上位机测量软件、SDK开发包（兼容Windows/Linux，支持C#、C++、Halcon等接口），支持外部触发与编码器分频同步，便于产线集成。

我的职责与产出
光学设计：基于Zemax完成线共焦成像镜头建模与物像倍率设计，确保物面条纹像与探测器尺寸匹配。主导色散物镜设计，平衡轴向色散范围、线性度与像质。参与光谱仪准直-色散-聚焦光路方案设计与像差分析评审。
算法开发：设计光条中心寻峰算法并完成Python到C++工程转化。主导三维点云算法开发，实现异常点云剔除及基于聚类的缺失补全方案。
软件方案：制定上位机软件用户操作流程图，梳理接口交互逻辑，提升系统协同性。
关键产出：色散物镜实现±2mm量程、线性度0.2%、光斑RMS优于5μm；同轴式物镜实测精度达0.5μm；算法与软件方案全部落地，为产品工程化提供从光路、算法到软件的全链路支撑。