近年来，随着VR虚拟现实技术，以及曲面屏在电子产品上应用技术的快速发展，3D表面测量技术的应用愈加广泛。在传统的视觉应用领域，结构光、双目视觉等测试方式凸显出越来越明显的局限性和劣势，产品材质因素的影响尤为突出。工业产品日新月异，高精度测量需求及测量要求也层出不穷。玻璃等透明物体的表面、尺寸、性能检测在传统检测方式中遇到了巨大的瓶颈。在此背景下，白光共焦应用技术应运而生，一举解决了透明物体的高精度测量问题，在此基础上白光共焦技术在膜厚、玻璃厚度、其他材料方面都有较好的效果。然而目前市场上现有的白光共焦技术产品绝大多数仍停留在点白光共焦，点白光共焦传感器在测量3D轮廓时，测量效率成了另一大瓶颈。本文介绍的产品为线白光共焦传感器能够很好的解决以上提出的种种问题。

　　1. 引言
　　长期以来，玻璃等透明物质的粗糙度、平面度、轮廓度采样接触式三坐标CMM进行测量，CMM测量具有高精度（约0.5um）、高重复性等优点，同时存在测量效率及接触式的等弊端，仅适用于实验室、抽检检测。由于效率的低下，不能满足产线的量产及全检。近十多年来，白光共焦光谱等测量技术已具备三维层析成像能力，在非接触式表面轮廓与三维精细结构测量领域已广泛运用。本文提出的产品线白光共焦光谱测量技术在解决非接触式的同时，极大的满足生产的高效性要求，目前产品已量产，产品反应较好，应用前景广阔。

　　2. 白光共焦测量原理
　　白光光谱共焦测量方法是利用光谱共焦的原理, 通过使用特殊透镜，延长不同颜色光的焦点光晕范围，形成特殊放大色差，使其根据不同的被测物体到透镜的距离，会对应一个精确波长的光聚焦到被测物体上，通过测量反射光的波长，超精度测量各种位置的变化。传感器探头由光源和特殊光学透镜组构成, 透镜组将光源发射出的多色平行光(白光)进行光谱分光, 形成一系列波长不同的单色光, 同时再将其同轴聚焦, 由此在有效量程范围内形成了一个焦点组, 每一个焦点的单色光波长都对应着一个轴向位置。在被测物体表面聚焦的单色光又被反射到光谱相机内, 通过对光谱进行分析，从而确定该反射光的波长, 从而确定被测物体的位置。

　　3. 白光共焦产品的发展历程
　　（1）白光共焦位移传感器（1D）的发展
白光共焦位位移传感器（1D）是白光共焦技术的一次重要发展与应用。在1D激光位移传感器无法应用的诸多领域，比如玻璃尺寸测量、物体表面粗糙度测量、微米级甚至纳米级高精度测量应用，越来越多开始使用白光共焦位移传感器（1D）产品，如图1所示。白光共焦位位移传感器（1D）在一定程度内，解决了行业的应用。

图 1 白光共焦位移传感器（1D）

　　但是，白光共焦位移传感器（1D）产品的局限性也越来越明显。由于更多测试要求需要通过机构带动传感器进行移动，进行2D的扫描测试，以实现“点动成线”的效果。这类应用最终失败的原因大多是因为测试时间太长导致的，同时对于复杂要求的测试，运动机构的复杂度提升了硬件本身的成本。
　　（2）白光共焦位移传感器（3D）的发展
　　近年来，随着3D玻璃技术的不断发展与革新，诸多知名品牌手机生产商、手表生产商在引入3D玻璃，以提升产品品质和市场竞争力。3D玻璃检测项目急需一款可以测试透明物体3D形貌、尺寸等性能参数的产品。
　　线共焦成像（SFS）产品的诞生，开启了玻璃等透明物品检测的新篇章，诸多测试难题迎刃而解。SFS产品以“线光束”代替了之前产品的“点光斑”，“以线成面”的应用，解决了“点”时代测试效率低、运动机构成本高的痛点。

　　4. 产品介绍
　　（1）基本原理介绍：
　　线共焦成像（SFS）传感器测量和评估各种不同目标的三维轮廓表面，其成像原理和光路图如图2-5所示。基于白光共焦成像技术，SFS传感器技术利用光的宽带频谱与连续波段精确地测量出微地形表面的高度信息。通过使用特殊的镜头，在采样周期内，一个规范的特点分散的光束投射到目标表面。光学系统然后将反射光束收集到高度敏感的传感器矩阵上。除了垂直距离信息（Z轴），该传感器提供了横向（X轴）2048传感器像素的距离信息。这些测量2048 X和z-coordi-nates然后输出到计算机。在移动物体的情况下，或遍历传感器，可以获得扫描对象和对象的所有空间尺寸。
　　线共焦成像图例

　　光路原理示意1、光路原理示意2、光路原理示意3

　　（2）产品适用材料范围及与传统测量方式比较
　　适用材料及与传统测量方式的对比

　　（3）应用、测量、分析及控制
　　• 非接触式高精度3D测量；
　　• 可应用与在线检测，测量速度快；
　　• 可应用于粗糙度、平面度、段差及表面缺陷及间隙的检测；
　　• 应用于产品的研究、开发及工艺的优化；

　　（4）产品型号及参数
　　表1不同型号产品参数表

　　5. 应用案例
　　（1）灰度图扫描/高度图及截面轮廓
　　灰度图
　　高度图及截面轮廓

　　（2）手机玻璃屏检测实例
　　检测3D玻璃曲屏尺寸，图8和9为测试效果图，检测流程如下：
　　1）被测物体搭载载具上面，跟随运动平台沿Y轴方向快速运动；
　　2）传感器测量头保持静止状态；（白光处于X轴方向）
　　3）白光线束长度约11mm,均匀分布2048个点，所有点的测量数据形成弧线；也即是所有点的坐标集合；
　　4）Y轴方向的弧线形成曲面，将整个物体的3D形貌呈现出来。
　　5）可以使用3D软件对狐面进行数据的采集和测量；
　　6）根据实际需要，进行数据处理；
　　SFS整边扫描效果图
　　SFS测试 3D、2D数据及图形

　　（3）其它案例简析
　　1）手机曲面屏的Gap/Step检测

　　手机屏检测
　　2）2D数据图形获取

　　2D数据图形

　　3）手机主板元器件尺寸测量

　　手机主板扫描效果

　　4）手机充电头尺寸及表面检测

　　手机充电线端子扫描效果