光譜儀集成和定制成趨勢 以高效方式走向終端市場

  從微型光譜儀問世以來，靈活的采樣方法、高效的測試速率、無損的檢測方式、準(zhǔn)確的檢測結(jié)果使其在科研領(lǐng)域受到廣泛的應(yīng)用。而大量的科研需求已經(jīng)不單單滿足于實(shí)驗(yàn)室測量，樣品制備、現(xiàn)場測量和交叉學(xué)科應(yīng)用使得微型光譜儀的集成和定制成為當(dāng)今科研和工業(yè)檢測的必然需求。
 在實(shí)際應(yīng)用中，不同集成商根據(jù)實(shí)際需求和自身特點(diǎn)，使用光譜儀搭配不同等級(jí)產(chǎn)品、采樣附件，甚至可以根據(jù)自身需求獲得量身定制。集成商通過獲得不同應(yīng)用模塊的集成化服務(wù)，使集成商自身系統(tǒng)與光譜儀進(jìn)行有效的集成應(yīng)用。
 多樣的集成商類型，可選擇多樣的合作方式：
 針對(duì)以下兩大類集成商，光譜儀集成化服務(wù)可提供相應(yīng)的合作方式：
 對(duì)于自己具備光機(jī)電一體化設(shè)計(jì)能力的集成商，可以采用標(biāo)準(zhǔn)化的光譜儀、光源和采集附件，并從廠家獲得技術(shù)支持，協(xié)助把控項(xiàng)目進(jìn)度。
 對(duì)于專注于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)的集成商，可以考慮采購嵌入式光學(xué)、機(jī)械電子等子系統(tǒng)，并從廠家獲得生產(chǎn)工藝的技術(shù)支持，縮短研發(fā)儀器時(shí)間。
  光譜儀集成化服務(wù)也可以根據(jù)集成商的特殊需求進(jìn)行定制，并和其他光學(xué)模塊、電子電路和機(jī)械組件進(jìn)行組合，通過模塊化搭配，提高自身光譜平臺(tái)的集成性能，協(xié)助集成商設(shè)計(jì)完成一套完整的方案，滿足特定的應(yīng)用。
  從研發(fā)到實(shí)際生產(chǎn)的過程中，集成商往往對(duì)于產(chǎn)品的可量產(chǎn)實(shí)施性提出很高要求，這個(gè)階段就需要獲得具備高精確性的生產(chǎn)技術(shù)。當(dāng)集成商所搭建的集成樣機(jī)完成驗(yàn)證后，一個(gè)穩(wěn)定的測試平臺(tái)將控制臺(tái)間差，為產(chǎn)能的提升和生產(chǎn)過程中的差異性提供保障，能夠輕松將集成樣機(jī)轉(zhuǎn)換到實(shí)際量產(chǎn)，產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)流程將被大大簡化。
  獲得模塊化、靈活的產(chǎn)品服務(wù)與高精度的生產(chǎn)工藝，將減小集成商開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，為產(chǎn)品進(jìn)入市場提供時(shí)間保障。
  下面以典型的集成化解決方案流程，說明在集成化服務(wù)中能夠獲得哪些服務(wù)。
　集成化解決方案流程
　評(píng)估方案可實(shí)施性
　集成商提出開發(fā)需求，集成化服務(wù)提供商完成應(yīng)用背景調(diào)查，
　分析模塊化光譜儀兼容性，雙方進(jìn)行項(xiàng)目可實(shí)施性討論，
　基于產(chǎn)品性能特點(diǎn)，集成化服務(wù)提供商提供符合集成商要求的評(píng)估方案。
　確定設(shè)計(jì)參數(shù)
　雙方討論實(shí)際需求，集成化服務(wù)提供商向集成商給予專業(yè)角度回答和建議，
　幫助集成商規(guī)避項(xiàng)目初期可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)，
　依照模塊化光譜儀規(guī)格，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)。
　項(xiàng)目開發(fā)
　基于雙方前期達(dá)成的技術(shù)方案，集成化服務(wù)提供商完成所需開發(fā)，
　利用自身光譜研究團(tuán)隊(duì)，
　為集成商項(xiàng)目提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。
　原型機(jī)交付與圖紙?zhí)峁?BR>　高質(zhì)量、高效率的加工機(jī)構(gòu)為生產(chǎn)提供保障，
　需要進(jìn)行光、機(jī)、電多資源的合理整合，
　最終產(chǎn)品的多次準(zhǔn)確預(yù)演設(shè)計(jì)功能與參數(shù)，

   滿足集成商需求，完成原型機(jī)制作。
　　
　集成商意見反饋與設(shè)計(jì)修改
　　
　集成商任何建議和疑問需要及時(shí)提出，
　　
　雙方進(jìn)一步探討確認(rèn)解決方案，
　　
　基于溝通后解決方案，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。
　
　開模與裝配
　　
　為確保最終產(chǎn)品擁有優(yōu)異品質(zhì)，
　　
　可靠的開模和加工工藝服務(wù)，
　　
　滿足集成商對(duì)產(chǎn)品的要求。
　
　試生產(chǎn)測試
　　
　集成化服務(wù)根據(jù)集成商產(chǎn)品特點(diǎn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)工序、尋找或定制裝配工具，
　　
　并為其提供質(zhì)量體系認(rèn)證的生產(chǎn)線，
　　
　確保集成商的每一個(gè)產(chǎn)品擁有盡可能好的一致性。
　　
　集成商最終測試和簽字確認(rèn)
　　
　測試機(jī)型與交付產(chǎn)品需要保持高度一致，
　　
　整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)為集成商設(shè)計(jì)的保密性進(jìn)行保障，
　
　并依照質(zhì)量體系進(jìn)行生產(chǎn)交付，
　　
　最終集成商親自測試產(chǎn)品性能，隨之進(jìn)入量產(chǎn)。
　　
　在集成定制化解決方案中，不同種類需求的集成商能夠獲得完善、改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的幫助，以最高效的方式使產(chǎn)品走向市場。
　　
　光譜儀的選擇
　　
　為滿足集成商應(yīng)用需求，在集成化服務(wù)的協(xié)助下選擇性價(jià)比高，風(fēng)險(xiǎn)小，能快速從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證到商品化的光譜儀。雙方進(jìn)行緊密合作，確定項(xiàng)目目標(biāo)、協(xié)助測試數(shù)據(jù)以及優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并監(jiān)控量產(chǎn)過程。在集成化服務(wù)中，集成商可獲得靈敏度、分辨率和波長范圍等性能參數(shù)，找到產(chǎn)品與應(yīng)用需求之間的最佳平衡點(diǎn)。
　　
　極具專業(yè)水準(zhǔn)的應(yīng)用方案
　　
　許多因素會(huì)影響到光譜儀的光譜響應(yīng)。從光譜儀中的光柵、檢測器和反射鏡，到檢測樣品的流通池和光纖，每個(gè)光學(xué)部件都有其獨(dú)特的光譜響應(yīng)，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)。即使兩個(gè)系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)完全一樣，但是每一個(gè)部件的微小差異，合在一起都會(huì)導(dǎo)致明顯的臺(tái)間差。在生產(chǎn)過程中低臺(tái)間差，將為后期生產(chǎn)質(zhì)量提供保障。
　　
　如果把八臺(tái)相同光譜儀對(duì)同一樣品的測量光譜放在一起對(duì)比，就很容易看出光譜響應(yīng)的差異，通過參比樣品進(jìn)行修正，可有效消除臺(tái)間差。
　　
　光譜儀定制
　　
　微型光纖光譜儀的特點(diǎn)就是模塊化，為滿足集成商的具體應(yīng)用，通過更換器件精心為集成商配置一臺(tái)完美的光譜儀，如光柵、檢測器、內(nèi)置濾鏡以及狹縫尺寸，優(yōu)化光譜檢測范圍、分辨率和靈敏度。
　　
　光源和采樣附件定制
　　
　選擇合適的光源和采樣附件，與配置正確的光譜儀同樣重要。在集成化服務(wù)中，從激光器、LED，到氙燈、氘燈和鹵鎢光源，甚至提供長壽命或者工業(yè)型光源，豐富的光源供集成商選擇。標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)附件往往用在定制化產(chǎn)品開發(fā)的早期階段，雙方合作后期還可以通過定制、集成的方式，縮小光譜儀尺寸，大幅提升性能。
　　
　子系統(tǒng)
　　
　一個(gè)設(shè)計(jì)精良的光學(xué)探測系統(tǒng)可以獲得高品質(zhì)的光譜數(shù)據(jù)、提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和檢測限，大大減少軟件分析及補(bǔ)償算法的工作量。
　　
　直接獲得光譜測量子系統(tǒng)服務(wù)，集成商的研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以把精力集中在應(yīng)用領(lǐng)域，比如分析算法，用戶界面和市場拓展。
　　
　光學(xué)系統(tǒng)定制
　　
　一個(gè)設(shè)計(jì)精良的光學(xué)探測系統(tǒng)可以獲得高品質(zhì)的光譜數(shù)據(jù)、提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和檢測限，大大減少軟件分析及補(bǔ)償算法的工作量。在集成化服務(wù)中，為滿足集成商需求，光學(xué)系統(tǒng)通光量、信噪比和靈敏度等性能得到改進(jìn)。
　　
　定制的接口可以優(yōu)化信號(hào)采集，還可以加裝濾光片來排除干擾，提取所需的光譜信號(hào)。甚至可以定制新的光譜儀，提高光通量，配備非標(biāo)探測器，從而滿足在同步、采樣時(shí)間和靈敏度方面的特殊需求。還可以附加熱敏電阻和光電二極管，采集反饋信號(hào)，對(duì)光學(xué)信號(hào)和溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償。
　　
　定制電子模塊
　　
　根據(jù)集成商所選擇的光學(xué)系統(tǒng)、采樣條件和用戶接口整體，集成商還需要完整的電子模塊與自己系統(tǒng)進(jìn)行匹配。集成化服務(wù)需要利用自身設(shè)計(jì)和集成各類電子部件的能力，提供給客戶使用，包括電源，通訊電路等。
　　
　電子定制可以包含以下方面：
　　
　低功耗，電池供電產(chǎn)品；
　　
　系統(tǒng)小型化設(shè)計(jì)，適合手持或便攜應(yīng)用；
　　
　適合量產(chǎn)的設(shè)計(jì)；
　　
　可通過UL，CE，CSA，F(xiàn)DA和FCC認(rèn)證的設(shè)計(jì)；
　　
　模擬和高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)；
　　
　電路設(shè)計(jì)和印刷電路板排布；
　　
　為控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)優(yōu)化；
　　
　基于C語言和VHDL的固件開發(fā)；
　　
　強(qiáng)化系統(tǒng)，以適應(yīng)惡劣環(huán)境；
　　
　快速制作原型機(jī)和驗(yàn)證系統(tǒng)。
　　
　定制光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　
　一個(gè)高質(zhì)量的產(chǎn)品，其性能應(yīng)該長期穩(wěn)定。但對(duì)于一個(gè)好的產(chǎn)品，還需要利用光機(jī)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)整合經(jīng)驗(yàn)，使高質(zhì)量的產(chǎn)品擁有漂亮的外觀和友好的界面。一個(gè)成熟的廠商能夠具備以下能力，以更好的服務(wù)客戶。
　　
　建模，原型設(shè)計(jì)和測試服務(wù)
　　
　無論工作在惡劣的環(huán)境中，定制化方案都應(yīng)該具備開發(fā)合適的子系統(tǒng)或完整解決方案的能力，有效應(yīng)對(duì)溫差，沖擊和震動(dòng)。為集成商設(shè)計(jì)適合各種現(xiàn)場環(huán)境的外殼和箱體、可隨時(shí)更換的組件、以及密封接頭。
　　
　防誤操作采樣系統(tǒng)
　　
　通過提供定制探頭、支架以及光學(xué)配件，易用，高效。即使非專業(yè)用戶，也能獲得可重復(fù)的、準(zhǔn)確的測試結(jié)果。
　
　環(huán)境適應(yīng)性
　　
　使用建模工具和仿真軟件來設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，再借助3D打印機(jī)技術(shù)和專業(yè)的生產(chǎn)廠商制作樣機(jī)，搭配自動(dòng)散熱系統(tǒng)，并用環(huán)境箱進(jìn)行驗(yàn)證，從而快速完成環(huán)境耐受性評(píng)估。
　　
　定制化軟件和固件
　　
　軟件定制服務(wù)，不僅限于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)場或質(zhì)量控制所需的分析與測量功能，還能為集成商定制用戶界面、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、遠(yuǎn)程通訊等。通過定制固件，輸出非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增添新的通訊接口，從而幫助集成商簡化整機(jī)研發(fā)過程。
　　
　光譜儀通訊
　　
　定制驅(qū)動(dòng)程序與固件
　　
　針對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)嵌入式處理器和架構(gòu)開發(fā)的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)
　　
　多種光譜儀接口可選：SPI，I2C，USB，RS－232，Wi－Fi，Bluetooth和Ethernet
　　
　定制化的固件可將數(shù)據(jù)前處理功能植入光譜儀
　　
　組件控制
　　
　定制光譜儀和外部控制功能，便于與不同系統(tǒng)集成；例如：I2C，SPI，USBandRS－232
　　
　通過Wi－Fi或Bluetooth進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸
　　
　通過自定義參數(shù)和時(shí)序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和外設(shè)時(shí)序控制
　　
　系統(tǒng)級(jí)軟件
　　
　面向Android，iOS，Windows，Linux和MacOS的GUI接口。
　　
　用于光譜匹配和化合物鑒別的建模功能
　　
　提升線性度和熱穩(wěn)定性的校準(zhǔn)算法
　　
　用于嵌入式SBC／COM對(duì)象的操作界面
　　
　多語言軟件界面
　　
　可通過JSON或REST自動(dòng)上傳光譜數(shù)據(jù)至云端服務(wù)器
　　
　批量生產(chǎn)
　　
　當(dāng)合作雙方對(duì)原型機(jī)達(dá)成共識(shí)后，集成商可指定生產(chǎn)計(jì)劃。生產(chǎn)企業(yè)需要擁有足夠的生產(chǎn)能力，能夠滿足客戶產(chǎn)品量產(chǎn)或是突發(fā)性產(chǎn)能提升的需求。
　　
　產(chǎn)能的提升能力，必然對(duì)生產(chǎn)能力有較高要求。生產(chǎn)過程中利用自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)，保障光譜儀集成定制化方案的高效性。擁有一臺(tái)高效生產(chǎn)能力自動(dòng)測試平臺(tái)，將為生產(chǎn)能力提供強(qiáng)有力的保障，確保集成商得到更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
　　
　質(zhì)量保證
　
　為保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量，微型光譜儀方案供應(yīng)商應(yīng)該擁有一套嚴(yán)格的質(zhì)量體系，從來料控制，并在制造流程的各個(gè)方面嚴(yán)格貫徹，直至產(chǎn)品裝箱發(fā)貨，這一系列流程是確保生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。遵照良好的操作規(guī)范，并按照相關(guān)行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、文檔管理、采購和生產(chǎn)流程。
　　
　規(guī)格確認(rèn)
　　
　為了確保定制產(chǎn)品的可靠生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中相應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)格文檔體系顯得尤為重要，該體系按照整個(gè)生產(chǎn)合作流程每一環(huán)節(jié)進(jìn)行確認(rèn)，最終將合格的產(chǎn)品送到集成商手中。在規(guī)格文檔標(biāo)準(zhǔn)中，光譜儀、附件、系統(tǒng)制造、測試標(biāo)準(zhǔn)和品檢項(xiàng)目的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)得到定義。
　　
　記錄和可追溯性
　　
　提供商需要對(duì)所生產(chǎn)的每一臺(tái)儀器設(shè)備和測試記錄長期保留。出場后光譜儀、子系統(tǒng)和整機(jī)系統(tǒng)中主要零件做到可追溯性。
　　
　部件的品質(zhì)控制
　　
　為保證產(chǎn)品品質(zhì)，生產(chǎn)過程中各生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要進(jìn)行審計(jì)驗(yàn)證、性能評(píng)估和真?zhèn)螠y試，對(duì)采購零件進(jìn)行嚴(yán)格檢測，與“標(biāo)準(zhǔn)樣品”進(jìn)行比較，將劣質(zhì)電子元器件進(jìn)行排除。
　　
　精確的一致性
　　
　在制造和測試過程中遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，來確保產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性。微型光譜儀方案供應(yīng)商需要根據(jù)集成商定義具體的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，以保證每個(gè)光譜儀或子系統(tǒng)性能的一致性。生產(chǎn)過程中通過設(shè)立獨(dú)立的工作區(qū)，流程和生產(chǎn)線，來建立標(biāo)準(zhǔn)、控制偏差，做到“精確復(fù)制”。