一、項(xiàng)目背景與需求分析

1. 檢測(cè)目標(biāo)

某光學(xué)元件制造商需對(duì)透明基材（玻璃/PET）表面的丙烯酸樹(shù)脂（PS）涂膠層進(jìn)行全自動(dòng)厚度檢測(cè)，具體參數(shù)要求：

膜厚范圍：3μm~40μm

檢測(cè)光源：波長(zhǎng)>500nm（避免透明基材光反射干擾）

精度要求：

重復(fù)精度：<0.1μm（3σ）

絕對(duì)誤差：|測(cè)量值-實(shí)際值|/實(shí)際值 ≤0.5%

采樣規(guī)范：

采點(diǎn)間隔：5mm（空間分辨率）

采樣頻率：1ms/點(diǎn)（匹配產(chǎn)線速度）

系統(tǒng)擴(kuò)展：預(yù)留2~3個(gè)工位，支持多探頭同步測(cè)量。

2. 技術(shù)難點(diǎn)

透明基材與PS膠層折射率差異（n=1.0 vs. 基材n≈1.5）導(dǎo)致反射信號(hào)復(fù)雜。

高速產(chǎn)線（60m/min）下的動(dòng)態(tài)測(cè)量穩(wěn)定性。

涂層邊緣區(qū)域因表面張力導(dǎo)致的厚度突變（±2μm）需精準(zhǔn)捕捉。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施方案

1. 硬件配置

2. 系統(tǒng)架構(gòu)

3. 測(cè)量流程

標(biāo)定階段（每日開(kāi)機(jī)執(zhí)行）：

使用標(biāo)準(zhǔn)厚度片（5μm/20μm/35μm）進(jìn)行傳感器零點(diǎn)校準(zhǔn)。

基于PS膠折射率（n=1.0）設(shè)定光譜解析參數(shù)。

動(dòng)態(tài)掃描：

探頭以5mm間隔觸發(fā)采樣（編碼器信號(hào)同步），單次掃描150mm長(zhǎng)度（30個(gè)有效點(diǎn)）。

4個(gè)檢測(cè)位（中心/左/右/對(duì)角）全覆蓋，消除涂布頭偏移影響。

數(shù)據(jù)處理：

實(shí)時(shí)剔除因氣泡/雜質(zhì)導(dǎo)致的異常值（閾值：±3σ）。

計(jì)算厚度均值（μ）、標(biāo)準(zhǔn)差（σ）及CPK值，生成厚度分布熱力圖。

三、數(shù)據(jù)驗(yàn)證與性能分析

1. 靜態(tài)重復(fù)性測(cè)試（File 3數(shù)據(jù)）

2. 動(dòng)態(tài)線性度驗(yàn)證（File 2數(shù)據(jù)節(jié)選）

3. 產(chǎn)線實(shí)際數(shù)據(jù)（連續(xù)8小時(shí)運(yùn)行）

四、關(guān)鍵技術(shù)突破

抗干擾算法

采用傅里葉變換分離基材與涂層的干涉信號(hào)（圖2）：I(k) = I_{base}(k) + I_{coating}(k) cdot e^{-j2knd}I(k)=Ibase?(k)+Icoating?(k)?e?j2knd

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)境振動(dòng)導(dǎo)致的相位偏移（<10nm殘差）。

多工位同步策略

控制器通過(guò)ABZ編碼器實(shí)現(xiàn)3探頭采樣同步（時(shí)間偏差<10μs）。

數(shù)據(jù)融合算法消除因基材翹曲導(dǎo)致的測(cè)量差異。

邊緣補(bǔ)償模型

建立厚度-邊緣距離關(guān)系：h(x) = h_0 + alpha e^{-beta x^2}h(x)=h0?+αe?βx2

精準(zhǔn)捕捉邊緣5mm內(nèi)厚度變化（分辨率0.1μm）。

五、應(yīng)用效益

質(zhì)量提升：CPK從1.2提升至1.8，年減少客戶投訴320起。

成本節(jié)約：替代人工抽檢（3人/班次），年節(jié)省人力成本￥65萬(wàn)。

工藝優(yōu)化：通過(guò)厚度分布數(shù)據(jù)優(yōu)化涂布頭壓力參數(shù)，材料損耗降低12%。

六、結(jié)論

本方案通過(guò)泓川科技HT-T系列白光干涉?zhèn)鞲衅鳎Y(jié)合多工位同步控制與智能數(shù)據(jù)處理算法，實(shí)現(xiàn)了透明材料涂膠厚度的高精度動(dòng)態(tài)檢測(cè)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)重復(fù)性達(dá)0.015μm，絕對(duì)誤差≤0.5%，完全滿足光學(xué)級(jí)涂層的嚴(yán)苛要求，為半導(dǎo)體、顯示面板等行業(yè)提供了可靠的在線檢測(cè)解決方案。

審核編輯 黃宇