光谱共焦传感器处于初始阶段

• 张星 2024年1月19日 来源：中研网 338 15
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中国自动化测量市场把光谱共焦位移传感器定义为一种高精度可以解决众多高难度测量应用的新型传感器。光谱共焦方法存在点扫描、线扫描、和面探测三种测量形式。其中单点光谱共焦位移传感器只能进行轮廓测量，测量面型时需配合二维扫描位移台，存在效率低下问题。而面型探

随着精密制造业的发展，对精密测量技术的要求越来越高。位移测量技术作为几何量精密测量的基础，不仅需要超高测量精度，而且需要对环境和材料的广泛适应性，并且逐步趋于实时、无损检测。光谱共焦传感器是一种新型的具有超高精度和超高稳定性的光电位移传感器,代表了先进位移传感器的发展方向,并在工业、医疗等许多领域得到了广泛应用。

光谱共焦传感器是一种通过光学色散原理建立距离与波长间的对应关系，利用光谱仪解码光谱信息，从而获得位置信息的装置。白光LED光源发出的光通过光纤耦合器后可以近似看作点光源，经过准直和色散物镜聚焦后发生光谱色散，在光轴上形成连续的单色光焦点，且每一个单色光焦点到被测物体的距离都不同。当被测物处于测量范围内某一位置时，只有某一波长的光聚焦在被测面上，该波长的光由于满足共焦条件，可以从被测物表面反射回光纤耦合器并进入光谱仪，而其他波长的光在被测物面表面处于离焦状态，反射回的光在光源处的分布远大于光纤纤芯直径，所以大部分光线无法进入光谱仪。通过光谱仪解码得到光强最大处的波长值，从而测得目标对应的距离值。由于采用了共焦技术，因此该方法具有良好的层析特性，提高了分辨力，并且对被测物特性和杂散光不敏感，这就是共焦传感器的测量原理。

光谱共焦技术源于共焦技术，共焦技术用于三维形貌测量时，需要通过位移台将样品或共焦测头在轴向进行扫描，通过在测量范围内的多次扫描记录不同深度的强度值。某一时刻只有物体表面高度正对着物镜焦点处，才能获得最大值，通过算法提取最大值即可获得物体表面形貌。光谱共焦技术提供了另一种扫描方法，利用玻璃材料的色散特性，即不同波长的光在同一种玻璃材料中的折射率是不同的，即会聚焦在不同的平面。利用这一特性，通过改变光波长，即可实现轴向扫描，这一方法可以避免机械位移带来的抖动。光谱共焦技术可以用于减少轴向扫描，也可以用于减少横向扫描，即光谱共焦技术和光谱编码显微技术 。目前光谱共焦技术运用比较广泛，和共焦扫描技术一样，同样分为点扫描、线扫描和面探测。光谱共焦传感器技术目前大致路径是从点光谱共焦传感器到线光谱共焦传感器，未来趋势可能是面光谱共焦传感器技术。

3D线光谱共焦传感器行业现状

工业传感器赋予设备感官，并成为实现自动化控制检测的第一道关卡，因此，传感器承担起非常重要的角色。3D视觉检测作为守护质量的责任担当，也是工业4.0体系中非常重要的一环。

随着视觉检测方案在工业领域的逐步深入，除常规的定位、测量、缺陷、字符识别等2D应用以外，高精密器件生产质检、成品组装等工序中衍生出更多高精度3D检测需求。

新一代3D智能激光传感器，可实现在线、高速、非接触式三维数据采集，结合后端测量软件，实时把控产品生产品质。

光谱共焦传感器是一款高精度测量设备，主要应用于高度\厚度\平面度\翘曲度\轮廓度的测量，配合自动化设备实现在线尺寸测量，解决产品的生产制造、品质保证问题。

光谱共焦传感器是高光谱图像常用的传感器，具有精度高、适应性强等特点，广泛应用在消费电子、通信电子、工业精密制造等领域机器视觉检测。

3D线光谱传感器是基于光谱共焦法原理的非接触式光学精密测量传感器。采用线扫描CMOS成像方式实现对被测物外观的3D特征分析，在技术应用上，突破传统检测方式的限制，结果不受反射光光强影响，可满足3D产品的外观精密测量需求。

(1)高效AI图像识别算法，扫描被测物一次即可获取表面全貌/部分的3D成像分析;

(2)可测量物体表面尺寸、形貌、高度、角度、厚度等，以此分辨外观缺陷特征;

(3)材质适应性强，可有效解决透明/半透明、高反光、强吸光等材料检测的难题;

(4)微米级精度检测：X轴分辨率2.9μm，且具备2048点/线，Z轴重复精度达0.1μm;

(5)实现32万亿次/秒的运算处理速度，40G光纤传输，扫描速率可达35000线/秒;

(6)IP55工业防护，具备±20.5°的角度兼容特性，检测可同时输出2D/3D数据，能适应不同环境下的不同检测需求;

(7)完备的SDK及一站式软件支持服务，操作简易灵活。

中研普华产业研究院根据中国仪器仪表学会传感器分会、智能传感器行业协会等机构披露的信息和数据，对3D线光谱共焦传感器相关产品进行梳理和测算，数据显示，2022年国内3D线光谱共焦传感器行业的市场规模约为4.63亿元，较2021年上涨了13.20%。相对而言，我国在对整个传感器行业的研究发展较缓，在国际市场的竞争力稍显不足。数据显示，2022年全球3D线光谱共焦传感器行业的市场规模约为21.91亿元，较2021年上涨了6.72%。

图表：2020-2022年中国3D光谱共焦传感器行业市场规模情况

目前，国内3D线光谱共焦传感器行业的主要竞争者有海伯森技术(深圳)有限公司、深圳立仪科技有限公司、苏州创视智能技术有限公司、思显光电技术(上海)有限公司、熵智科技(深圳)有限公司等。各公司的简介如下：

企业名称	简介
海伯森技术(深圳)有限公司	作为具有跨专业领域综合研发实力的国产高端工业传感器一线企业，海伯森已入选为国家级高新技术企业和深圳市专精特新企业，并顺利通过了ISO9001质量管理体系认证和ISO14001环境管理体系认证，截至目前，公司已累计获得产品自主知识产权数十项。 成立至今，公司始终专注工业传感技术的创新，并在光学精密测量、工业2D/3D检测、机器人智能应用等领域形成了成熟的产品矩阵，主营产品包括3D闪测传感器、3D线光谱共焦传感器、点光谱共焦位移传感器、超高速工业相机和六维力传感器等。目前公司全面布局海内外市场，旨在为3C电子、工业自动化、精密工件检测、医疗、科研等行业领域提供精密智能传感技术，助力实现智慧工业和万物互联，让精密智能传感产品能够在工业4.0时代更好地服务于全球用户。
深圳立仪科技有限公司	深圳立仪科技有限公司成立于2014年，现位于深圳市国际低碳城，是一家以精密光学检测为主业的民营高科技企业，光谱共焦位移传感器及其应用配套为主推产品。 立仪科技的关键研发人员在激光位移测量、3D扫描领域有十几年的经验，发现光谱共焦比激光三角法精度高适应性广。该传感器属于有些国家对出口中国进行精度限制的产品。立仪以打造高规格的光谱共焦位移传感器并减少成本普及推广为志向，汇集在光谱共焦领域光学、机械、软件人才和合作伙伴昼夜奋战，数年磨一剑，开发出自主知识产权的精密光谱共聚焦位移传感器商业化产品系列，掌握核心技术，破除封锁弥补空白，并在原有基础上有大幅改进并申请了多项发明专利。
苏州创视智能技术有限公司	公司是一家专业从事精密检测系统、精密测量传感器研发、生产、销售及售后的技术研发驱动型企业，由来自国内外一流高校的博士、硕士团队创立于苏州市吴中区木渎经济开发区。公司秉承着“技术研发驱动，应用需求导向，服务客户优先”的原则，致力于成为拥有“中华自主品牌”的“精密测量专家”，愿同各方一道，为国内高端仪器仪表及精密传感器的产业发展添砖加瓦。 创视智能目前推出了光谱共焦位移传感器和激光三角位移传感器两款系列产品，已与多家高校及行业龙头企业建立合作伙伴关系，应用于工业自动化、消费电子、市政工程等领域。自成立至今，公司已累计申请各类知识产权十余项。
思显光电技术(上海)有限公司	公司是一家专业光谱共焦测量传感器生产商，掌握全球领先的光谱共焦测量技术，采用业内前沿科技，研究开发各种光谱共焦传感器。公司在法国和中国设有研发中心，在中国设立主要的产品制造基地。公司致力于工业自动化测量行业，为客户提供具有竞争力的产品和专业的解决方案。根据自动化行业的发展和客户的需求，不断创造新产品和解决新应用。

《2024-2029年中国光学传感器行业深度调研及投资机会分析报告》由中研普华产业研究院撰写，本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析，重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态，对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。

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