激光傳感器一般是由激光發(fā)生器、光學(xué)零件和光電器件所構(gòu)成的，它能把被測(cè)物理量(如距離、流量、速度等)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，然后應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換器把光信號(hào)變成電信號(hào)，通過相應(yīng)電路的過濾、放大和整流得到輸出信號(hào)，從而算出被測(cè)量。

目前我國(guó)制造傳感器的品牌有巨星科技、中海達(dá)、大族激光、鐳神智能、思崗科技、北醒光子、北科天繪、鐳爍光電、承拓、海伯森、基恩士等。傳感器也被應(yīng)用于很多需要測(cè)距、測(cè)振、測(cè)速的領(lǐng)域。

本文主要以德國(guó)米銥的一款高精度激光位移傳感器為例，講解傳感器在電子產(chǎn)品檢查方面的應(yīng)用。

對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的高要求

盡管我們生活在一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代，但現(xiàn)階段，無論是醫(yī)療設(shè)備、智能手機(jī)還是機(jī)床……幾乎每個(gè)電器設(shè)備都未能擺脫印制電路板（PCB）。我們生活中隨處可見的電子設(shè)備因?yàn)镻CB的存在而變成越來越高效、體積越來越小、速度越來越快，而且它們的開發(fā)周期正變得越來越短。

眼下的PCB板通過利用高度集成的組件來變得更加強(qiáng)大，除了不斷增加的包裝密度外，單個(gè)組件和開關(guān)小型化也是滿足所需性能的關(guān)鍵要素。

電子元器件的精確定位對(duì)于確保信息信號(hào)或電能信號(hào)形式的電流輕松流經(jīng)這些元器件至關(guān)重要。對(duì)于PCB制造，必須將它們放在正確的位置，并且在正確的水平上，以便正確連接它們。組件不能傾斜以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的功能。

那么，檢查生產(chǎn)線上高度集成的組件位置的傳感器必須克服一系列挑戰(zhàn)。這些桃戰(zhàn)主要是由于極小的組件而導(dǎo)致的焦點(diǎn)直徑小，由于高度動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)過程而導(dǎo)致的高速，以及由于必須檢測(cè)到的最小位移變化而導(dǎo)致的高空間分辨率。

可以說，印制電路板對(duì)于傳感器提出了極高的要求。印制電路板時(shí)需要極高的生產(chǎn)速度和高精度。

據(jù)小編了解，德國(guó)米銥將它們的智能光學(xué)NCDT位移傳感器應(yīng)用于取放定位機(jī)械上。在PCB生產(chǎn)中，它們主要用來檢查集成組件的位置并測(cè)量PCB板的劃線。這款傳感器在微米范圍內(nèi)能夠執(zhí)行可靠的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

德國(guó)米銥的智能optonCDT 1420激光三角測(cè)量傳感器不但不會(huì)影響PCB或高度敏感的元件，還具有無需接觸即可進(jìn)行測(cè)量的功能。非接觸式測(cè)量程序使激光傳感器可以非常迅速地收集和處理測(cè)量值。

電子生產(chǎn)中的質(zhì)量控制

在PCB生產(chǎn)的質(zhì)量控制中，放置傳感器以使其可以從上方測(cè)量PCB。通過系統(tǒng)將它們引導(dǎo)到PCB及其高度集成的組件上。它們直接在生產(chǎn)線中檢測(cè)動(dòng)態(tài)過程，測(cè)量速率高達(dá)4 kHz。

緊湊型的傳感器及其集成的控制器只有46 x 30 mm，可以集成在有限的安裝空間中。光斑的最小直徑只有45 x 40 μm，這使得可以在細(xì)針上進(jìn)行高精度測(cè)量，因?yàn)楣獍呖梢郧逦赝渡涞剿鼈兩厦妗?/p>

PCB的制造需要最佳的精度，智能optoNCDT位移傳感器可在微米范圍內(nèi)進(jìn)行可靠的質(zhì)量監(jiān)控。

使用像optonCDT 1420激光三角反射式傳感器這樣的現(xiàn)代傳感器，可以減少浪費(fèi)，提高質(zhì)量并降低成本。智能激光傳感器可以可靠地測(cè)量距離、位移和位置，重復(fù)精度從0.5μm起。

在PCB上進(jìn)行可靠測(cè)量的另一個(gè)重要前提是可以測(cè)量從金屬到塑料的不同材料的測(cè)量程序，這就是為什么激光三角測(cè)量原理是理想選擇的原因。因此，德國(guó)米銥的激光傳感器提供了創(chuàng)新的自動(dòng)目標(biāo)補(bǔ)償（簡(jiǎn)稱：ATC）功能。

該傳感器可在不斷變化的表面上進(jìn)行測(cè)量，從發(fā)亮和反射的目標(biāo)到暗黑色，再從亮到暗，尤其是在PCB上。ATC確保曝光時(shí)間適應(yīng)相應(yīng)測(cè)量對(duì)象所呈現(xiàn)的條件。

為了確定測(cè)量值，激光傳感器將紅色激光點(diǎn)以670 nm的波長(zhǎng)投射到目標(biāo)上。為了擊中CMOS線的光學(xué)系統(tǒng)，激光以一定的反射角向后散射。

在沒有自動(dòng)目標(biāo)補(bǔ)償?shù)那闆r下，只有少量的光會(huì)到達(dá)接收矩陣，并且對(duì)象從明到暗快速變化。相反，當(dāng)從發(fā)亮的物體快速變?yōu)樯钌砻鏁r(shí)，強(qiáng)度將太高。在這兩種情況下，結(jié)果都是不準(zhǔn)確的，甚至是無用的。

因此，通過自動(dòng)目標(biāo)補(bǔ)償，德國(guó)米銥的傳感器可調(diào)節(jié)曝光時(shí)間以及測(cè)量任務(wù)期間發(fā)出的光的強(qiáng)度，以使CMOS線上的反射處于理想范圍內(nèi)。

接下來，傳感器通過激光二極管、物體上的測(cè)量位置和CCD線上的描繪之間的三點(diǎn)關(guān)系，以微米精度計(jì)算距離值。確定的值可以作為數(shù)字或模擬輸出信號(hào)輸入到工廠和機(jī)械控制系統(tǒng)中。

測(cè)量PCB面板上的劃線

將預(yù)定斷裂點(diǎn)劃入面板以進(jìn)行分板是PCB制造中的另一種應(yīng)用。一個(gè)PCB往往由幾個(gè)面板或較小的PCB組成，這些面板或較小的PCB捆綁在一起作為一個(gè)大型PCB進(jìn)行生產(chǎn)。由于簡(jiǎn)化了電路板組裝，出于生產(chǎn)原因需要這種類型的捆綁。

通常，劃線由兩個(gè)相反的鋸片在板上切一個(gè)V形槽，這將使小PCB易于在生產(chǎn)過程結(jié)束后進(jìn)行清潔，易于彼此分離，劃線的寬度約為400μm。

PCB板的劃線也必須精確測(cè)量。opto NCDT 1420激光傳感器因它的精度和速度與緊湊型設(shè)計(jì)的獨(dú)特結(jié)合，非常適合該應(yīng)用。

如果鍵槽已正確銑入面板，則傳感器會(huì)在線檢測(cè)。如果劃線太薄，則面板在生產(chǎn)過程中會(huì)破裂，這會(huì)浪費(fèi)資源并可能損壞機(jī)器。

面板在分板過程中會(huì)磨損，如果未將溝槽銑得足夠深，則面板會(huì)不規(guī)則地?cái)嗔?，這意味著它們不再符合質(zhì)量要求，并且會(huì)產(chǎn)生大量廢物。

結(jié)論

德國(guó)米銥的智能optonCDT 1X20位移傳感器是專門為工業(yè)4.0的高要求而設(shè)計(jì)的。使用現(xiàn)代傳感器，例如optonCDT 1420激光三角反射式測(cè)量傳感器，可以確保質(zhì)量的提高，同時(shí)節(jié)省成本并減少浪費(fèi)。

智能激光傳感器可以可靠地測(cè)量距離、位移和位置，重復(fù)精度在0.5 μm范圍內(nèi)。其極小的測(cè)量點(diǎn)甚至可以高精度檢測(cè)最小的元件，例如PCB上的引腳。

該傳感器每秒具有超過4000個(gè)測(cè)量值，專為高動(dòng)態(tài)過程而設(shè)計(jì)，例如增材制造或電子工業(yè)制造的過程。其小巧的設(shè)計(jì)和集成的控制器即使在安裝空間較小的情況下也可以輕松集成到系統(tǒng)和機(jī)器中。

智能的表面控制可以平衡光的波動(dòng)強(qiáng)度，當(dāng)亮度或顏色快速變化時(shí)，光的波動(dòng)強(qiáng)度會(huì)在測(cè)量過程中反映出來。尤其是對(duì)于亮與暗以及暗淡和光澤物體彼此相鄰的PCB，這是獲得穩(wěn)定且微米級(jí)精度結(jié)果的主要優(yōu)勢(shì)。

直觀的Web界面方便用戶可以操作傳感器。它為不同的測(cè)量任務(wù)提供了預(yù)定義的設(shè)置。此外，最多可以存儲(chǔ)和導(dǎo)出八個(gè)用戶特定的設(shè)置。

信號(hào)峰值選擇、視頻信號(hào)顯示和自由可調(diào)的信號(hào)平均功能可優(yōu)化測(cè)量任務(wù)。例如ROI功能（感興趣區(qū)域）允許濾除干擾信號(hào)。此外，快速調(diào)試也是可能的。通過簡(jiǎn)單的測(cè)量任務(wù)，用戶可以使用傳感器上的多功能按鈕。