線上量測系統--雷射繞射圖案量測--為一種藉反射光點或穿射光點分析待測
物之位移量、表面粗糙度、物質表面結構特性或微細尺寸之測定技術。雷射繞
射圖案量測技術在一些工程量測領域裡,有非常廣泛之用途,就表面粗糙度及微
細尺寸之測定技術來說, 雷射繞射圖案量測技術實具有多樣性及潛力,現列出這
項技術的優點如下:

1.高靈敏度

2.架設容易

3.非接觸性、非破壞性量測

    我們利用雷射光的繞射行為進行料片缺陷的檢驗工作,如紙、布披、塑膠、
玻璃、軟片或鋼板,如果料片表面有缺陷或本身已具有紋理的話,會使雷射光反
射或穿透後形成繞射的圖案,我們可以根據繞射的圖案實施傅利葉光學轉換、分
析,進一步了解如布片的紋理及金屬表面缺陷的情形,可以看出由於工具機上被
加工物品表面有加工紋路如光柵一般,亦及具有光學上所謂之相位圖,可觀察到
由干涉後所產生之亮紋並可測出亮點所在位置的角度值。

只要知道亮點所在位置的角度值以及光波之波長,即可測出進刀產生之紋路間隔
值,亦是光柵狹縫間隔值,當光柵是加工物品表面加工紋路時,光柵狹縫間隔便與
表面粗糙度有關, 加工物品表面加工紋路越密,表面粗糙度可能較小,當亮點所在
位置的角度值越小,紋路間隔值越大, 表面粗糙度可能較大。這些工作都可交給
電腦來作。對於自動化檢測的要求,雷射繞射的方式可以說很能夠滿足這方面的
安排,和量測細線一樣,當待測物表面的缺陷是線狀或粒狀時,如果缺陷的寬度越
小,那麼繞射的光點也就分的越開,因此一些肉眼無法判別的異常缺陷,都可以利
用繞射的方式,鉅細靡遺的檢出。

對於一些高速連續生產的料片,雷射光可以配合掃描機構,如旋轉多面鏡,進行量
測。再此舉一簡單的例子:如果我們使用一個直徑2mm的雷射光點來掃描料片的表
面,假設使用的旋轉多面鏡b個面,那麼配上rpm=20000的轉軸便可以得到
2×20000×6×10-3 =240 m/min=6 m/sec 的掃描前進速度。對於一般的連續生
產來說,這樣的掃描速度已經夠用,但是在這種情況下,微小的缺陷信號時間變的非
常短暫,也就是變成了10ns以下的脈衝信號,因此在檢測器方面必須使用較靈敏的
接線安排。

運用雷射光於鋼板表面缺陷檢測時,由於鋼板本身表面相當粗糙,因此呈現的條紋
較為零亂散慢,比較適合用斑點(Speckle)的名稱來稱呼。散亂光之相位,隨粗面
物體表面之微細構造--表面粗度--而變。在實際之照射區域內,含有及多之散亂
點,由這些散亂點所組成的散亂光形成多條光束干涉條紋,各組干涉條紋之間隔隨
彼此間之配置關係及散亂光強度而異,且有其各自的方向,明暗度,由於所有的干
涉條紋均由同一雷射光形成,所以相互間有可干涉性之關係,相同的干涉條紋亦會
互相干涉,而以雷射光來檢驗織布或其他有規則紋理的生產品時,我們可以觀察到
類似雪花六出的圖案,相當具有藝術美感。

以工業檢測之繞射圖案為例：
 

雷射光通過網狀金屬線的繞射圖案

雷射光通過粉粒的繞射圖案

雷射光通過織布的繞射圖案