泓川科技 LTCR4000 光谱共焦传感器-光通讯芯片 FA 平行度测量应用案例

核心结论：泓川 LTCR4000 探针型光谱共焦传感器（侧面 90° 出光），wanmei适配 FA 透明材质、安装空间狭小的测量场景，通过底部照射多点测距实现角度矫正，精准保障 FA 平行度达标。

一、应用背景与测量痛点

应用场景

光通讯芯片 FA（光纤组件）作为光信号传输核心部件，其端面与安装基准面的平行度直接影响插损（IL）、回波损耗（RL）等关键性能。FA 采用透明光纤材质，装配时由夹爪夹持固定，安装区域空间狭小，需从底部完成非接触式平行度检测与角度矫正。

核心测量痛点

1. 空间限制：安装位置狭小，传统传感器体型过大或出光方向受限，无法近距离部署。

2. 材质特性：FA 为透明材质，传统激光传感器易出现反射光丢失、测量偏移问题。

3. 精度要求：FA 未标注角度公差 ±0.5°，需传感器提供亚微米级测量精度，确保角度矫正准确性。

4. 非接触需求：FA 端面纤芯无划痕、无破损要求，测量过程需避免物理接触。

二、测量方案设计

传感器选型依据

1. 出光方式适配：LTCR4000 支持径向（侧面 90°）出光，探针型结构紧凑，可从 FA 底部狭小空间精准照射测量面，无需改动夹爪夹持布局。

2. 透明材质适配：采用光谱共焦技术，对透明体测量无位置偏移，仅接收聚焦光线，避免杂光干扰，适配 FA 透明光纤与盖板材质。

3. 精度与空间匹配：重复精度达 100nm 级，线性误cha≤±1.4μm，满足角度公差要求；探针直径仅 Φ8mm（建议夹持区域适配），适配狭小安装空间。

4. 抗干扰能力：抗环境光干扰强，无需复杂遮光装置，适配工业装配现场环境。

安装与测量布局

1. 传感器部署：将 LTCR4000 径向出光探头固定于 FA 底部工装，探针头部贴近 FA 下表面，利用侧面 90° 出光特性，避开夹爪夹持区域，安装间距控制在 5-10mm。

2. 夹持配合：夹爪夹持 FA 尾部保护区域，确保 FA 测量面（上下表面）处于水平悬浮状态，预留传感器测量通道。

3. 测量点位规划：在 FA 下表面选取 3 个均匀分布的测量点（前端、中端、后端），通过传感器依次采集各点距离数据，计算平面倾斜角度。

测量与矫正流程

1. 基准校准：以夹爪夹持基准面为参考，设定传感器测量零点，建立坐标系。

2. 多点测距：传感器从底部对 3 个测量点进行同步扫描，获取各点距离偏差值（±0.05mm 尺寸公差适配）。

3. 角度计算：通过三点距离数据拟合平面，计算 FA 实际倾斜角度与理论平行面的偏差值。

4. 实时矫正：将角度偏差信号反馈至夹爪控制系统，调整夹持角度，直至偏差≤±0.5°，完成平行度校准。

三、方案实施效果

1. 测量精度：角度测量误cha≤±0.1°，满足 FA±0.5° 角度公差要求；距离测量重复精度达 100nm，保障矫正一致性。

2. 场景适配：探针型结构与 90° 出光设计，成功适配狭小安装空间，无需改动原有装配流程。

3. 材质兼容：透明 FA 测量无反射偏移、无杂光干扰，测量数据稳定，未出现纤芯划痕、胶水粘连等损伤。

4. 效率提升：单组 FA 测量 + 矫正耗时≤2s，支持与 PLC 总线控制联动，适配批量装配生产线。

四、方案核心优势

1. 空间利用率：探针型 + 90° 出光，解决狭小空间部署难题，安装灵活性远超传统传感器。

2. 材质适配性：光谱共焦技术突破透明体测量瓶颈，无位置偏移，测量稳定性优于传统激光传感器。

3. 精度保障：亚微米级测量精度，直接对接 FA 角度公差要求，减少插损超标风险。

4. 非接触安全：全程无物理接触，契合 FA 端面无划痕、无破损的技术要求。

FA 平行度测量设备配置清单（适配泓川 LTCR4000）

一、核心测量设备清单

二、辅助工装与附件清单

三、校准工具清单

四、详细校准流程（落地可执行版）

1. shouci安装校准（设备部署后执行）

步骤 1：工作台基准校准

1. 将 0 级大理石工作台水平放置，用水平仪调平（确保水平误cha≤0.02mm/m）；

2. 千分表固定在表座上，沿工作台 X、Y 轴方向移动，测量平面度，确保≤0.01mm/m，若超差则通过工作台调平螺丝修正。

步骤 2：传感器与夹爪工装定位校准

1. 将 FA 夹持工装固定在工作台中心，通过定位销锁定（确保工装 X/Y 轴与工作台基准对齐）；

2. 安装 LTCR4000 传感器到固定支架，调节支架高度，使传感器参考距离（约      25mm）对准工装夹持 FA 后的底部测量区域；

3. 用激光干涉仪连接传感器，启动 TSConfocalStudio 软件，采集传感器 “零位" 数据（此时传感器对准工作台基准面），记录初始距离值，设为测量基准。

步骤 3：透明材质测量校准

1. 将透明玻璃标准块（模拟 FA）放入夹爪工装，夹持固定；

2. 传感器从底部照射标准块下表面，采集 3 个测量点（前端、中端、后端）的距离值，计算标准块平行度（理论平行度≤0.001mm）；

3. 若测量值与标准块实际平行度偏差＞0.002mm，通过控制器 “材质补偿" 功能修正（软件内选择 “透明玻璃" 材质模板，自动补偿光折射误cha）。

步骤 4：角度矫正精度校准

1. 用角度规设定一个已知偏差（如 + 0.3°），模拟 FA 倾斜状态，将标准块固定在夹爪上；

2. 传感器采集 3 点距离数据，软件自动计算倾斜角度，对比角度规设定值，确保偏差≤0.01°；

3. 若超差，调整传感器固定支架的 X/Y 轴偏移（通过支架微调螺丝），重复测量直至偏差达标。

2. 日常维护校准（每日开机后执行，耗时≤10 分钟）

步骤 1：零位校准

1. 清空夹爪工装，传感器对准工作台基准面，采集 10 次距离数据，计算平均值，与shouci校准的 “零位" 对比，若偏差＞0.005mm，重新设定零位；

2. 启动控制器 “自检" 功能，检查 USB、以太网接口通信是否正常，采样频率是否稳定在 10kHz。

步骤 2：单点精度验证

1. 取 1 片合格 FA（已知平行度≤0.2°），放入夹爪工装；

2. 传感器采集底部 3 点距离，软件计算平行度，若测量值与 FA 实际值偏差＞0.05°，用角度规复核 FA 实际角度，若 FA 合格则重新执行 “透明材质测量校准" 步骤。

步骤 3：工装稳定性检查

1. 千分表测量夹爪工装的夹持面平面度，确保≤0.005mm；

2. 检查传感器抱箍是否松动，光纤跳线弯曲半径是否≥30mm（避免信号衰减）。

五、落地注意事项

1. 空间适配：传感器与夹爪工装的安装间距需≥5mm（参考 LTCR4000 探针尺寸），避免工装遮挡传感器出光；

2. 电源要求：控制器需单独供电（24VDC±10%，电流≥1A），避免与夹爪驱动电源共用，防止电压波动影响测量精度；

3. 环境控制：测量环境温度控制在 20-25℃（湿度 20-60% RH，无冷凝），避免温度变化导致传感器线性误cha增大；

4. 备件储备：额外采购 1 根 FC-FC 光纤跳线（3m）、1 个 D8L15 抱箍件，作为易损件备用。