一、引言

隨著消費(fèi)電子、汽車(chē)玻璃等領(lǐng)域?qū)?3D 玻璃的需求激增，其表面弧高與平面特性的精密測(cè)量成為質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3D 玻璃的復(fù)雜曲面（如 2.5D/3D 蓋板玻璃的邊緣弧面、汽車(chē)玻璃的三維曲率）對(duì)測(cè)量技術(shù)提出了嚴(yán)苛要求：需兼顧非接觸式測(cè)量的無(wú)損性、大角度曲面的適應(yīng)性以及亞微米級(jí)精度。傳統(tǒng)測(cè)量手段（如接觸式測(cè)頭、視覺(jué)成像系統(tǒng)）在面對(duì)大角度曲面時(shí)，易出現(xiàn)測(cè)量盲區(qū)、精度衰減或數(shù)據(jù)失真等問(wèn)題。本文基于泓川科技 LTC2400 系列大角度光譜共焦傳感器的技術(shù)特性，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，探討其在 3D 玻璃精密測(cè)量中的應(yīng)用方案與技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

二、大角度光譜共焦測(cè)量技術(shù)原理

光譜共焦傳感器通過(guò)多波長(zhǎng)光源聚焦，利用不同波長(zhǎng)光在物鏡焦平面的色散特性，實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體表面位置的精確解算。LTC2400 系列傳感器的核心優(yōu)勢(shì)在于**±60° 大測(cè)量角度**，其光學(xué)設(shè)計(jì)允許光束以傾斜角度入射至被測(cè)表面，通過(guò)解析反射光的波長(zhǎng)信息，直接獲取曲面法向的位移量。該特性突破了傳統(tǒng)傳感器對(duì)垂直入射的依賴，可覆蓋 3D 玻璃邊緣弧面、倒角區(qū)等大傾斜角度區(qū)域的測(cè)量。

三、LTC2400 系列傳感器關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)與優(yōu)勢(shì)

1. 亞微米級(jí)測(cè)量精度，滿足精密曲面檢測(cè)需求

• 重復(fù)精度 0.045μm：在 1kHz 采樣率下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鍍銀膜反射鏡連續(xù)采集 10000 組數(shù)據(jù)，均方根偏差（RMS）≤0.045μm（圖 2），適用于玻璃表面納米級(jí)粗糙度與弧高波動(dòng)的監(jiān)測(cè)。

• 線性誤差 <±0.48μm：經(jīng)納米級(jí)激光干涉儀標(biāo)定，全量程（2400μm）內(nèi)線性度精度控制在 0.02% F.S. 以內(nèi)，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)激光三角法傳感器（典型線性精度 0.1% F.S.），確保平面度測(cè)量的可靠性。

2. 大角度適應(yīng)性，覆蓋 3D 玻璃全區(qū)域測(cè)量

• ±60° 測(cè)量角度：采用標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡在 1kHz 采樣率下傾斜測(cè)試表明，傳感器在 ±60° 范圍內(nèi)仍能保持穩(wěn)定信號(hào)輸出，且角度方向的位移測(cè)量精度≤0.3μm（圖 3）。對(duì)比傳統(tǒng)傳感器（通?！?plusmn;30° 有效測(cè)量角），可完整覆蓋 3D 玻璃邊緣 30°~60° 弧面區(qū)域（如手機(jī)蓋板玻璃 0.8~1.5mm 半徑的 R 角區(qū)）。

3. 溫度穩(wěn)定性與工業(yè)級(jí)適應(yīng)性

• 溫度特性 < 0.03% F.S./°C：在 0~50℃工作溫度范圍內(nèi)，漂移量≤0.72μm（2400μm 量程），優(yōu)于行業(yè)同類(lèi)產(chǎn)品（典型值 0.05% F.S./°C），滿足玻璃熱彎成型過(guò)程中溫變環(huán)境下的在線檢測(cè)需求。

• IP40 防護(hù)等級(jí)與緊湊設(shè)計(jì)：壓鑄鋁外殼配合 FC/PC 光纖接口，適配高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)集成，尺寸 φ94×267.5mm、重量 2350g，適合多傳感器陣列布局（如 16 通道控制器同步測(cè)量）。

四、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：3D 玻璃弧高與平面特性測(cè)量驗(yàn)證

1. 實(shí)驗(yàn)條件

• 被測(cè)對(duì)象：

• 標(biāo)準(zhǔn)弧高樣本：曲率半徑 R=5mm、R=10mm 的玻璃弧面（標(biāo)稱(chēng)弧高值分別為 120μm、60μm）；

• 平面玻璃樣本：100mm×100mm 鈉鈣玻璃，平面度標(biāo)稱(chēng)值≤±1μm。

• 測(cè)量系統(tǒng)：LTC2400 傳感器 + 16 通道控制器（采樣頻率 10kHz）+ 亞微米級(jí)精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（定位誤差 ±0.5μm）。

2. 弧高測(cè)量結(jié)果

• 重復(fù)性測(cè)試：對(duì) R=5mm 弧面重復(fù)測(cè)量 50 次，測(cè)得弧高均值 119.87μm，標(biāo)準(zhǔn)差 0.06μm（圖 4），重復(fù)性精度≤0.05% F.S.，優(yōu)于行業(yè)要求（≤0.1% F.S.）。

• 角度響應(yīng)一致性：在弧面法線角度 ±50° 范圍內(nèi)（模擬實(shí)際檢測(cè)中的安裝偏差），測(cè)量值波動(dòng)≤±0.2μm，驗(yàn)證了大角度入射下的精度穩(wěn)定性。

3. 平面特性測(cè)量結(jié)果

• 平面度檢測(cè)：對(duì)平面玻璃進(jìn)行 5×5 點(diǎn)網(wǎng)格掃描（間隔 20mm），測(cè)得最大高度差 0.87μm，與激光干涉儀基準(zhǔn)值（0.82μm）的偏差≤0.05μm，線性精度僅為 0.002% F.S. 。

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• 邊緣過(guò)渡區(qū)測(cè)量：針對(duì)玻璃邊緣 20°~60° 倒角區(qū)，采用光斑直徑 Φ11μm 的 “大光斑模式”（避免邊緣銳角對(duì)聚焦的影響），測(cè)得邊緣位置精度≤±1μm，滿足 0.3mm 寬度的微窄邊檢測(cè)需求。

五、應(yīng)用場(chǎng)景與系統(tǒng)集成方案

1. 3D 玻璃全尺寸檢測(cè)線

• 多傳感器陣列布局：通過(guò) 16 通道控制器同步驅(qū)動(dòng) 8 組 LTC2400 傳感器，覆蓋玻璃表面（0.1~2.4mm）全量程范圍，單次掃描時(shí)間≤200ms，實(shí)現(xiàn)高速全檢。

• 軟件算法優(yōu)化：配套 LT-CCS 測(cè)控軟件支持曲面擬合算法，自動(dòng)補(bǔ)償大角度入射時(shí)的余弦誤差，結(jié)合 C++/C# 開(kāi)發(fā)包，可定制化對(duì)接 MES 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)追溯。

2. 熱彎成型在線監(jiān)控

• 高溫環(huán)境適配：可選配 200℃高溫版?zhèn)鞲衅鳎诓Ａ釓潬t（180~220℃）出口處實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)弧高變化，溫度漂移≤3μm（對(duì)比傳統(tǒng)傳感器漂移≥10μm），避免因溫度波動(dòng)導(dǎo)致的批量缺陷。

六、結(jié)論