泓川科技光谱共焦位移传感器在手机油墨涂刷工艺中的高精度测量解决方案

一、应用背景

手机制造中，油墨涂刷是关键工艺之一，需经历 7 次精密涂刷，每次均需确保涂层平整度与厚度一致性。传统接触式测量易损伤涂层，且精度难以满足微米级要求。泓川科技LTC400 系列光谱共焦位移传感器凭借0.012μm 级静态重复精度与非接触式测量特性，结合LT-CPS 控制器的高速数据处理能力，为油墨厚度实时监测提供了高可靠性方案。

二、方案原理：光谱共焦技术的核心优势

1. 原理概述
   光谱共焦位移传感器采用多棱镜色散技术，将宽带光源分解为不同波长的单色光，各波长光经物镜聚焦于不同深度，形成沿光轴的焦点序列（焦斑链）。当光线照射到油墨表面时，仅有聚焦于该表面的单色光会发生原路反射，通过光谱仪检测反射光波长，即可精准计算被测表面的位置（距离）。

• 光能利用率优势：较传统色散原理提升 2 倍以上，适用于低反射率的油墨涂层测量。

• 非接触特性：避免接触损伤，适合超薄涂层（最小可测厚度为量程的 5%，即 20μm）。

2. 关键技术参数匹配

   技术指标	LTC400 系列参数	油墨测量适配性
   测量中心距离	10mm	适配油墨涂刷工位安装间距
   量程 / 检测范围	400μm/±200μm	覆盖多数油墨涂层厚度需求
   重复精度	0.012μm（静态）	满足 7 次涂刷厚度一致性要求
   线性误差	<±0.12μm	纳米级标定保障绝对精度
   温度特性	<0.03% F.S./°C	适应生产线温变环境（0~50°C）

三、执行方法与操作步骤

（一）硬件部署与连接

1. 传感器安装

• 安装位置：在油墨涂刷工位后方，以**±43° 测量角度**倾斜安装传感器头（LTC400/LTC400B/LTC400S），确保光束垂直入射涂层表面（参考尺寸图中 “参考距离 10mm” 标记）。

• 机械固定：通过外壳压铸铝材质的 ** 夹持区域（φ33.5mm）** 固定传感器，避免振动干扰。

2. 控制器配置（LT-CPS/LT-CPS-L）

• 编码器输入：接入生产线传动系统的 AB/ABZ 编码器，用于触发同步测量（如每移动 1mm 采集一次数据）。

• 触发信号：配置为脉冲触发模式，与涂刷设备的启停信号联动。

• 输出接口：

• 模拟信号：通过 ±10V 电压或 4~20mA 电流输出实时厚度数据，接入 PLC 进行闭环控制。

• 数字信号：设置警报输出（如厚度超差 ±5μm 时触发声光报警）。

• 连接方式：通过FC/PC 接口光纤连接传感器头与控制器，光纤预留长度≥100mm 以避免拉扯。

• 工业接口对接：

（二）软件参数设置与数据采集

1. 测控软件配置

• 安装配套Studio 测控软件，导入传感器校准参数（基于纳米级激光干涉仪标定数据）。

• 设置采样频率：根据生产线速度，通过控制器配置为 10kHz（LT-CCS/CCD/CCF）或 21kHz（LT-CCH），确保每秒采集≥10000 组数据。

2. 测量流程

• 若厚度超差，控制器通过 **Modbus 协议（RS485 接口）** 向涂刷设备发送调整指令（如调节喷头压力或移动速度）。

• 历史数据存储于软件数据库，支持 SPC 统计过程控制分析（如 CPK 值监控）。

• 手机基板随传送带移动，编码器触发传感器以1kHz 频率连续采集油墨表面距离数据。

• 软件实时计算厚度值（= 涂层表面距离 - 基板表面基准距离），并绘制厚度波动曲线。

1. 初始化：开机预热 15 分钟，使用标准镀银膜反射镜进行零点校准。

2. 动态测量：

3. 数据反馈：

四、应用效果与优势

1. 精度保障：通过0.012μm 级重复精度与**±0.12μm 线性误差**，确保 7 次涂刷厚度均控制在 ±5μm 范围内，不良率降低至 0.3% 以下。

2. 效率提升：

• 非接触测量无需停机，实现在线全检，替代传统抽检模式。

• 控制器支持32kHz 最高采样频率，满足高速生产线（如 50 件 / 分钟）实时反馈需求。

3. 环境适应性：

• IP40 防护等级与 - 20~70°C 宽温工作范围，适应车间粉尘环境与昼夜温变。

• 可选200°C 高温版传感器，适配特殊油墨高温固化工艺。

五、总结