光譜共焦傳感器處于初始階段

• 張星 2024年1月19日 來源：中研網(wǎng) 338 15
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中國自動化測量市場把光譜共焦位移傳感器定義為一種高精度可以解決眾多高難度測量應(yīng)用的新型傳感器。光譜共焦方法存在點掃描、線掃描、和面探測三種測量形式。其中單點光譜共焦位移傳感器只能進行輪廓測量，測量面型時需配合二維掃描位移臺，存在效率低下問題。而面型探

隨著精密制造業(yè)的發(fā)展，對精密測量技術(shù)的要求越來越高。位移測量技術(shù)作為幾何量精密測量的基礎(chǔ)，不僅需要超高測量精度，而且需要對環(huán)境和材料的廣泛適應(yīng)性，并且逐步趨于實時、無損檢測。光譜共焦傳感器是一種新型的具有超高精度和超高穩(wěn)定性的光電位移傳感器,代表了先進位移傳感器的發(fā)展方向,并在工業(yè)、醫(yī)療等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

光譜共焦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。白光LED光源發(fā)出的光通過光纖耦合器后可以近似看作點光源，經(jīng)過準直和色散物鏡聚焦后發(fā)生光譜色散，在光軸上形成連續(xù)的單色光焦點，且每一個單色光焦點到被測物體的距離都不同。當被測物處于測量范圍內(nèi)某一位置時，只有某一波長的光聚焦在被測面上，該波長的光由于滿足共焦條件，可以從被測物表面反射回光纖耦合器并進入光譜儀，而其他波長的光在被測物面表面處于離焦狀態(tài)，反射回的光在光源處的分布遠大于光纖纖芯直徑，所以大部分光線無法進入光譜儀。通過光譜儀解碼得到光強最大處的波長值，從而測得目標對應(yīng)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，這就是共焦傳感器的測量原理。

光譜共焦技術(shù)源于共焦技術(shù)，共焦技術(shù)用于三維形貌測量時，需要通過位移臺將樣品或共焦測頭在軸向進行掃描，通過在測量范圍內(nèi)的多次掃描記錄不同深度的強度值。某一時刻只有物體表面高度正對著物鏡焦點處，才能獲得最大值，通過算法提取最大值即可獲得物體表面形貌。光譜共焦技術(shù)提供了另一種掃描方法，利用玻璃材料的色散特性，即不同波長的光在同一種玻璃材料中的折射率是不同的，即會聚焦在不同的平面。利用這一特性，通過改變光波長，即可實現(xiàn)軸向掃描，這一方法可以避免機械位移帶來的抖動。光譜共焦技術(shù)可以用于減少軸向掃描，也可以用于減少橫向掃描，即光譜共焦技術(shù)和光譜編碼顯微技術(shù) 。目前光譜共焦技術(shù)運用比較廣泛，和共焦掃描技術(shù)一樣，同樣分為點掃描、線掃描和面探測。光譜共焦傳感器技術(shù)目前大致路徑是從點光譜共焦傳感器到線光譜共焦傳感器，未來趨勢可能是面光譜共焦傳感器技術(shù)。

3D線光譜共焦傳感器行業(yè)現(xiàn)狀

工業(yè)傳感器賦予設(shè)備感官，并成為實現(xiàn)自動化控制檢測的第一道關(guān)卡，因此，傳感器承擔起非常重要的角色。3D視覺檢測作為守護質(zhì)量的責任擔當，也是工業(yè)4.0體系中非常重要的一環(huán)。

隨著視覺檢測方案在工業(yè)領(lǐng)域的逐步深入，除常規(guī)的定位、測量、缺陷、字符識別等2D應(yīng)用以外，高精密器件生產(chǎn)質(zhì)檢、成品組裝等工序中衍生出更多高精度3D檢測需求。

新一代3D智能激光傳感器，可實現(xiàn)在線、高速、非接觸式三維數(shù)據(jù)采集，結(jié)合后端測量軟件，實時把控產(chǎn)品生產(chǎn)品質(zhì)。

光譜共焦傳感器是一款高精度測量設(shè)備，主要應(yīng)用于高度\厚度\平面度\翹曲度\輪廓度的測量，配合自動化設(shè)備實現(xiàn)在線尺寸測量，解決產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、品質(zhì)保證問題。

光譜共焦傳感器是高光譜圖像常用的傳感器，具有精度高、適應(yīng)性強等特點，廣泛應(yīng)用在消費電子、通信電子、工業(yè)精密制造等領(lǐng)域機器視覺檢測。

3D線光譜傳感器是基于光譜共焦法原理的非接觸式光學(xué)精密測量傳感器。采用線掃描CMOS成像方式實現(xiàn)對被測物外觀的3D特征分析，在技術(shù)應(yīng)用上，突破傳統(tǒng)檢測方式的限制，結(jié)果不受反射光光強影響，可滿足3D產(chǎn)品的外觀精密測量需求。

(1)高效AI圖像識別算法，掃描被測物一次即可獲取表面全貌/部分的3D成像分析;

(2)可測量物體表面尺寸、形貌、高度、角度、厚度等，以此分辨外觀缺陷特征;

(3)材質(zhì)適應(yīng)性強，可有效解決透明/半透明、高反光、強吸光等材料檢測的難題;

(4)微米級精度檢測：X軸分辨率2.9μm，且具備2048點/線，Z軸重復(fù)精度達0.1μm;

(5)實現(xiàn)32萬億次/秒的運算處理速度，40G光纖傳輸，掃描速率可達35000線/秒;

(6)IP55工業(yè)防護，具備±20.5°的角度兼容特性，檢測可同時輸出2D/3D數(shù)據(jù)，能適應(yīng)不同環(huán)境下的不同檢測需求;

(7)完備的SDK及一站式軟件支持服務(wù)，操作簡易靈活。

中研普華產(chǎn)業(yè)研究院根據(jù)中國儀器儀表學(xué)會傳感器分會、智能傳感器行業(yè)協(xié)會等機構(gòu)披露的信息和數(shù)據(jù)，對3D線光譜共焦傳感器相關(guān)產(chǎn)品進行梳理和測算，數(shù)據(jù)顯示，2022年國內(nèi)3D線光譜共焦傳感器行業(yè)的市場規(guī)模約為4.63億元，較2021年上漲了13.20%。相對而言，我國在對整個傳感器行業(yè)的研究發(fā)展較緩，在國際市場的競爭力稍顯不足。數(shù)據(jù)顯示，2022年全球3D線光譜共焦傳感器行業(yè)的市場規(guī)模約為21.91億元，較2021年上漲了6.72%。

圖表：2020-2022年中國3D光譜共焦傳感器行業(yè)市場規(guī)模情況

目前，國內(nèi)3D線光譜共焦傳感器行業(yè)的主要競爭者有海伯森技術(shù)(深圳)有限公司、深圳立儀科技有限公司、蘇州創(chuàng)視智能技術(shù)有限公司、思顯光電技術(shù)(上海)有限公司、熵智科技(深圳)有限公司等。各公司的簡介如下：

企業(yè)名稱	簡介
海伯森技術(shù)(深圳)有限公司	作為具有跨專業(yè)領(lǐng)域綜合研發(fā)實力的國產(chǎn)高端工業(yè)傳感器一線企業(yè)，海伯森已入選為國家級高新技術(shù)企業(yè)和深圳市專精特新企業(yè)，并順利通過了ISO9001質(zhì)量管理體系認證和ISO14001環(huán)境管理體系認證，截至目前，公司已累計獲得產(chǎn)品自主知識產(chǎn)權(quán)數(shù)十項。 成立至今，公司始終專注工業(yè)傳感技術(shù)的創(chuàng)新，并在光學(xué)精密測量、工業(yè)2D/3D檢測、機器人智能應(yīng)用等領(lǐng)域形成了成熟的產(chǎn)品矩陣，主營產(chǎn)品包括3D閃測傳感器、3D線光譜共焦傳感器、點光譜共焦位移傳感器、超高速工業(yè)相機和六維力傳感器等。目前公司全面布局海內(nèi)外市場，旨在為3C電子、工業(yè)自動化、精密工件檢測、醫(yī)療、科研等行業(yè)領(lǐng)域提供精密智能傳感技術(shù)，助力實現(xiàn)智慧工業(yè)和萬物互聯(lián)，讓精密智能傳感產(chǎn)品能夠在工業(yè)4.0時代更好地服務(wù)于全球用戶。
深圳立儀科技有限公司	深圳立儀科技有限公司成立于2014年，現(xiàn)位于深圳市國際低碳城，是一家以精密光學(xué)檢測為主業(yè)的民營高科技企業(yè)，光譜共焦位移傳感器及其應(yīng)用配套為主推產(chǎn)品。 立儀科技的關(guān)鍵研發(fā)人員在激光位移測量、3D掃描領(lǐng)域有十幾年的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)光譜共焦比激光三角法精度高適應(yīng)性廣。該傳感器屬于有些國家對出口中國進行精度限制的產(chǎn)品。立儀以打造高規(guī)格的光譜共焦位移傳感器并減少成本普及推廣為志向，匯集在光譜共焦領(lǐng)域光學(xué)、機械、軟件人才和合作伙伴晝夜奮戰(zhàn)，數(shù)年磨一劍，開發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的精密光譜共聚焦位移傳感器商業(yè)化產(chǎn)品系列，掌握核心技術(shù)，破除封鎖彌補空白，并在原有基礎(chǔ)上有大幅改進并申請了多項發(fā)明專利。
蘇州創(chuàng)視智能技術(shù)有限公司	公司是一家專業(yè)從事精密檢測系統(tǒng)、精密測量傳感器研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及售后的技術(shù)研發(fā)驅(qū)動型企業(yè)，由來自國內(nèi)外一流高校的博士、碩士團隊創(chuàng)立于蘇州市吳中區(qū)木瀆經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。公司秉承著“技術(shù)研發(fā)驅(qū)動，應(yīng)用需求導(dǎo)向，服務(wù)客戶優(yōu)先”的原則，致力于成為擁有“中華自主品牌”的“精密測量專家”，愿同各方一道，為國內(nèi)高端儀器儀表及精密傳感器的產(chǎn)業(yè)發(fā)展添磚加瓦。 創(chuàng)視智能目前推出了光譜共焦位移傳感器和激光三角位移傳感器兩款系列產(chǎn)品，已與多家高校及行業(yè)龍頭企業(yè)建立合作伙伴關(guān)系，應(yīng)用于工業(yè)自動化、消費電子、市政工程等領(lǐng)域。自成立至今，公司已累計申請各類知識產(chǎn)權(quán)十余項。
思顯光電技術(shù)(上海)有限公司	公司是一家專業(yè)光譜共焦測量傳感器生產(chǎn)商，掌握全球領(lǐng)先的光譜共焦測量技術(shù)，采用業(yè)內(nèi)前沿科技，研究開發(fā)各種光譜共焦傳感器。公司在法國和中國設(shè)有研發(fā)中心，在中國設(shè)立主要的產(chǎn)品制造基地。公司致力于工業(yè)自動化測量行業(yè)，為客戶提供具有競爭力的產(chǎn)品和專業(yè)的解決方案。根據(jù)自動化行業(yè)的發(fā)展和客戶的需求，不斷創(chuàng)造新產(chǎn)品和解決新應(yīng)用。

《2024-2029年中國光學(xué)傳感器行業(yè)深度調(diào)研及投資機會分析報告》由中研普華產(chǎn)業(yè)研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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