日本柳下技研 V型基板和光纤阵列检测系统YGN-590-FAVG

该设备采用激光外差位移计和图像处理技术，能够精确测量多芯光连接器和波导的间距偏差、形状等。此外，它还使用特殊的光学系统，以最佳放大倍率进行测量。 

待测对象

• 光纤阵列
• V型槽基板    

重复性

3σ ≤ 0.1 μm    

测量时间

1~2秒/1芯/1槽    

测量详情

测量V形槽之间的间距。

这测量的是虚拟光纤圆心在 Y 轴方向（垂直方向）上的偏差。

测量V形槽的角度。

测量V形槽的高度。

设备配置

显微镜

无限远光学系统物镜：
20倍（用于V型槽基板测量），
50倍（用于芯间距测量）    

CMOS

2456×2058（像素数）    

光源装置 1（同轴反射照明）

LED照明外部控制    

自动 X、Y、Z 平台

• X轴（俯仰方向）平台/移动范围 100mm（可自定义）
• Y轴（对焦方向）平台/移动范围 4mm（可自定义）
• Z轴（高度方向）平台/移动范围 4mm（可自定义）    

激光干涉测量（双轴）

- X轴俯仰运动检测：分辨率0.01微米
- 高度俯仰检测：分辨率0.01微米    

带状光纤光接收单元

定制    

工作持有者

定制    

个人电脑

操作系统：Windows 10    

自动舞台控制器

X、Y 和 Z 轴平台控制    

选项

隔振台（自动调平系统，连续供气系统）

校准玻璃图案规

产品详情

该设备通过对专用光学系统和高分辨率相机拍摄的图像应用专有的图像处理算法，提高了测量结果的可重复性。激光干涉仪的使用进一步增强了运动测量的可靠性。通过PC控制XYZ自动平台和照明强度，可以进行高精度尺寸测量，同时还可以通过设置标准值进行检测。
该设备可测量光通信元件的V型槽基板和光纤阵列。这些元件的制造精度要求高，旨在实现高密度、最大限度降低连接损耗并保持形状不变。作为世界上少数能够达到如此高精度测量的设备之一，该设备获得了国内外光通信元件制造商的高度赞誉，并最终交付使用。
下文将详细介绍每个测量目标的测量方法，并概述该设备。

测量详情

V型槽基板的尺寸测量包括V型槽间距、V型槽垂直位移、V型槽角度和V型槽高度。V型
槽间距可通过两种方法确定：一种方法是利用V型槽的斜边，测量两条斜边交点到相邻V型槽的横向距离；另一种方法是从V型槽的斜边绘制一个虚拟光纤圆，测量圆心到相邻V型槽的横向距离。V
型槽的垂直位移则通过测量V型槽内虚拟光纤圆的圆心来确定。测量此值有两种方法：一种是确定垂直位移相对于连接两端中心的直线的距离（在这种情况下，测量目标是除两端V形槽之外的其他V形槽）；另一种是根据所有V形槽的垂直位移创建一个虚拟参考线，然后确定V形槽垂直位移相对于该虚拟参考线的距离。V形槽的角度由V形槽的两条斜边确定，高度由两条斜边的交点到斜边顶点的垂直距离确定。

光纤阵列的尺寸测量包括测量光纤纤芯之间的横向距离、垂直距离和纵轴距离。这些测量值基于以光纤纤芯中心为圆心的近似圆心计算得出。光纤纤芯之间的横向位移通过计算相邻光纤纤芯之间的横向距离来确定。
光纤纤芯之间的垂直距离可以通过两种方式确定：一种是计算除连接阵列中首尾两根光纤纤芯末端的直线两端之外的其他光纤纤芯的垂直位移；另一种是根据所有光纤纤芯的垂直位移创建一个虚拟参考点，然后计算光纤纤芯相对于该虚拟参考点的垂直位移。
光纤纤芯之间的距离由上述的间距（X轴位置信息）和垂直位移（Y轴位置信息）计算得出。

设备描述

本产品主要由主机和控制单元组成。主机包括支架、测量单元、XYZ自动平台/工件安装单元和观察/照明单元。控制单元包括PC主机、PC机架、驱动盒和激光干涉仪，以PC主机为主机构成一个系统。
主机的组成如下：支架采用连续供气自动调平和隔振功能，保持稳定姿态，测量单元放置于其表面进行操作。
测量单元采用花岗岩底板作为基座，以增强刚性并抑制振动，从而保证测量的稳定性。XYZ自动平台、分辨率为0.01 μm的激光干涉仪、显微镜和透射照明单元均安装在基座上，测量单元上方设有防护罩，防止自动操作过程中上方人员进入。XYZ
自动平台各轴的标准行程分别为：X轴100 mm，Y轴4 mm，Z轴4 mm。行程范围可定制。驱动电机采用编码器，从而提高了驱动与运动的相关性。每个平台均为独立结构，按 ZYX 顺序堆叠。激光干涉仪的两个反射镜安装在顶部 X 轴上，用于检测运动、运动过程中的垂直位移以及 Z 轴运动。工件夹具也安装在 X 轴上。该工件夹具为定制产品，根据测量目标和用户需求量身打造，可牢固地固定测量目标，从而提高测量精度。
观察和照明部分用于采集图像处理的基础图像，因此显微镜、照明设备和 CCD 相机均来自日本顶级制造商，以确保高质量和高可靠性。CCD 相机的图像传感器采用 CCD 元件来降低噪声和单个元件缺陷，并采用高分辨率 QSXGA CCD 来采集清晰的图像，从而提高图像处理的可重复性。照明设备的光源采用LED，可提供稳定的输出，方便日常启动准备，并且与白炽灯泡相比，有助于降低维护成本（风扇磨损和更换）和运行成本（灯泡寿命和功耗）。此外，针对每个测量目标，都精心挑选了透射式照明设备，以显著减少屏幕内亮度不均的情况。

控制单元由一台PC承载，通过自主研发的软件和各种控制板控制图像处理、驱动、自动对焦、激光干涉测量和照明强度等各个方面。操作系统为Windows 7（日语或英语）。图像处理采用专有算法，目标检测则采用多级处理。举例来说，如果目标是MT连接器上的导向孔，其周围像素数为5000，目标检测则从20000像素或更多像素（四行或更多行）的信息中提取出一个近似圆，并通过高速处理在几分之一秒内完成目标检测。
为了提高图像处理结果的可靠性，除了保证可重复性之外，校准也至关重要。由于该设备还能测量图像上的XY距离，我们非常重视校准工作，并针对每个测量目标，在每个放大倍率（视场）下，使用相应的参考图案在每个XY方向上进行校准。这些参考模式已在可追溯性系统图和检验报告中清晰记录。
自动对焦功能是原厂软件的内置功能，它采用焦点扫描对比度检测方法，可精确调整反射光和透射光的焦点。照明强度控制功能也是原厂软件的内置功能，允许用户在软件内进行亮度调节和开关操作。如果检测到的亮度相对于设定亮度增加或减少，自动亮度功能会通过环路控制将光源亮度调整至设定值。

参考视频

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