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 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

隨著精密制造業的發展，對精密測量技術的要求越來越高。位移測量技術作為幾何量精密測量的基礎，不僅需要超高測量精度，而且需要對環境和材料的廣泛適應性，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定性的光電位移傳感器,代表了先進位移傳感器的發展方向,并在工業、醫療等許多領域得到了廣泛應用。

光譜共焦傳感器是一種通過光學色散原理建立距離與波長間的對應關系，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光源發出的光通過光纖耦合器后可以近似看作點光源，經過準直和色散物鏡聚焦后發生光譜色散，在光軸上形成連續的單色光焦點，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，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，從而測得目標對應的距離值。由于采用了共焦技術，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。

光譜共焦技術源于共焦技術，共焦技術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，即光譜共焦技術和光譜編碼顯微技術 。目前光譜共焦技術運用比較廣泛，和共焦掃描技術一樣，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。

3D線光譜共焦傳感器行業現狀

工業傳感器賦予設備感官，并成為實現自動化控制檢測的第一道關卡，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量的責任擔當，也是工業4.0體系中非常重要的一環。

隨著視覺檢測方案在工業領域的逐步深入，除常規的定位、測量、缺陷、字符識別等2D應用以外，高精密器件生產質檢、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，可實現在線、高速、非接觸式三維數據采集，結合后端測量軟件，實時把控產品生產品質。

光譜共焦傳感器是一款高精度測量設備，主要應用于高度\厚度\平面度\翹曲度\輪廓度的測量，配合自動化設備實現在線尺寸測量，解決產品的生產制造、品質保證問題。

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

3D線光譜傳感器是基于光譜共焦法原理的非接觸式光學精密測量傳感器。采用線掃描CMOS成像方式實現對被測物外觀的3D特征分析，在技術應用上，突破傳統檢測方式的限制，結果不受反射光光強影響，可滿足3D產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)材質適應性強，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軸重復精度達0.1μm;

(5)實現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工業防護，具備±20.5°的角度兼容特性，檢測可同時輸出2D/3D數據，能適應不同環境下的不同檢測需求;

(7)完備的SDK及一站式軟件支持服務，操作簡易靈活。

中研普華產業研究院根據中國儀器儀表學會傳感器分會、智能傳感器行業協會等機構披露的信息和數據，對3D線光譜共焦傳感器相關產品進行梳理和測算，數據顯示，2022年國內3D線光譜共焦傳感器行業的市場規模約為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的研究發展較緩，在國際市場的競爭力稍顯不足。數據顯示，2022年全球3D線光譜共焦傳感器行業的市場規模約為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市場規模情況

目前，國內3D線光譜共焦傳感器行業的主要競爭者有海伯森技術(深圳)有限公司、深圳立儀科技有限公司、蘇州創視智能技術有限公司、思顯光電技術(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：

企業名稱	簡介
海伯森技術(深圳)有限公司	作為具有跨專業領域綜合研發實力的國產高端工業傳感器一線企業，海伯森已入選為國家級高新技術企業和深圳市專精特新企業，并順利通過了ISO9001質量管理體系認證和ISO14001環境管理體系認證，截至目前，公司已累計獲得產品自主知識產權數十項。 成立至今，公司始終專注工業傳感技術的創新，并在光學精密測量、工業2D/3D檢測、機器人智能應用等領域形成了成熟的產品矩陣，主營產品包括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、超高速工業相機和六維力傳感器等。目前公司全面布局海內外市場，旨在為3C電子、工業自動化、精密工件檢測、醫療、科研等行業領域提供精密智能傳感技術，助力實現智慧工業和萬物互聯，讓精密智能傳感產品能夠在工業4.0時代更好地服務于全球用戶。
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，現位于深圳市國際低碳城，是一家以精密光學檢測為主業的民營高科技企業，光譜共焦位移傳感器及其應用配套為主推產品。 立儀科技的關鍵研發人員在激光位移測量、3D掃描領域有十幾年的經驗，發現光譜共焦比激光三角法精度高適應性廣。該傳感器屬于有些國家對出口中國進行精度限制的產品。立儀以打造高規格的光譜共焦位移傳感器并減少成本普及推廣為志向，匯集在光譜共焦領域光學、機械、軟件人才和合作伙伴晝夜奮戰，數年磨一劍，開發出自主知識產權的精密光譜共聚焦位移傳感器商業化產品系列，掌握核心技術，破除封鎖彌補空白，并在原有基礎上有大幅改進并申請了多項發明專利。
蘇州創視智能技術有限公司	公司是一家專業從事精密檢測系統、精密測量傳感器研發、生產、銷售及售后的技術研發驅動型企業，由來自國內外一流高校的博士、碩士團隊創立于蘇州市吳中區木瀆經濟開發區。公司秉承著“技術研發驅動，應用需求導向，服務客戶優先”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，為國內高端儀器儀表及精密傳感器的產業發展添磚加瓦。 創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品，已與多家高校及行業龍頭企業建立合作伙伴關系，應用于工業自動化、消費電子、市政工程等領域。自成立至今，公司已累計申請各類知識產權十余項。
思顯光電技術(上海)有限公司	公司是一家專業光譜共焦測量傳感器生產商，掌握全球領先的光譜共焦測量技術，采用業內前沿科技，研究開發各種光譜共焦傳感器。公司在法國和中國設有研發中心，在中國設立主要的產品制造基地。公司致力于工業自動化測量行業，為客戶提供具有競爭力的產品和專業的解決方案。根據自動化行業的發展和客戶的需求，不斷創造新產品和解決新應用。

《2024-2029年中國光學傳感器行業深度調研及投資機會分析報告》由中研普華產業研究院撰寫，本報告對該行業的供需狀況、發展現狀、行業發展變化等進行了分析，重點分析了行業的發展現狀、如何面對行業的發展挑戰、行業的發展建議、行業競爭力，以及行業的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業的整體發展動態，對行業在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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