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、準確的檢測結(jié)果使其在科研領域受到廣泛的應用。而大量的科研需求已經(jīng)不單單滿足于實驗室測量，樣品制備、現(xiàn)場測量和交叉學科應用使得微型光譜儀的集成和定制成為當今科研和工業(yè)檢測的必然需求。
 在實際應用中，不同集成商根據(jù)實際需求和自身特點，使用光譜儀搭配不同等級產(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用模塊的集成化服務，使集成商自身系統(tǒng)與光譜儀進行有效的集成應用。
 多樣的集成商類型，可選擇多樣的合作方式：
 針對以下兩大類集成商，光譜儀集成化服務可提供相應的合作方式：
 對于自己具備光機電一體化設計能力的集成商，可以采用標準化的光譜儀、光源和采集附件，并從廠家獲得技術支持，協(xié)助把控項目進度。
 對于專注于系統(tǒng)設計、軟件開發(fā)的集成商，可以考慮采購嵌入式光學、機械電子等子系統(tǒng)，并從廠家獲得生產(chǎn)工藝的技術支持，縮短研發(fā)儀器時間。
  光譜儀集成化服務也可以根據(jù)集成商的特殊需求進行定制，并和其他光學模塊、電子電路和機械組件進行組合，通過模塊化搭配，提高自身光譜平臺的集成性能，協(xié)助集成商設計完成一套完整的方案，滿足特定的應用。
  從研發(fā)到實際生產(chǎn)的過程中，集成商往往對于產(chǎn)品的可量產(chǎn)實施性提出很高要求，這個階段就需要獲得具備高精確性的生產(chǎn)技術。當集成商所搭建的集成樣機完成驗證后，一個穩(wěn)定的測試平臺將控制臺間差，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轉(zhuǎn)換到實際量產(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)品服務與高精度的生產(chǎn)工藝，將減小集成商開發(fā)風險，為產(chǎn)品進入市場提供時間保障。
  下面以典型的集成化解決方案流程，說明在集成化服務中能夠獲得哪些服務。
　集成化解決方案流程
　評估方案可實施性
　集成商提出開發(fā)需求，集成化服務提供商完成應用背景調(diào)查，
　分析模塊化光譜儀兼容性，雙方進行項目可實施性討論，
　基于產(chǎn)品性能特點，集成化服務提供商提供符合集成商要求的評估方案。
　確定設計參數(shù)
　雙方討論實際需求，集成化服務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)避項目初期可預見風險，
　依照模塊化光譜儀規(guī)格，確定系統(tǒng)設計參數(shù)。
　項目開發(fā)
　基于雙方前期達成的技術方案，集成化服務提供商完成所需開發(fā)，
　利用自身光譜研究團隊，
　為集成商項目提供強大的技術支持。
　原型機交付與圖紙?zhí)峁?BR>　高質(zhì)量、高效率的加工機構(gòu)為生產(chǎn)提供保障，
　需要進行光、機、電多資源的合理整合，
　最終產(chǎn)品的多次準確預演設計功能與參數(shù)，

   滿足集成商需求，完成原型機制作。
　　
　集成商意見反饋與設計修改
　　
　集成商任何建議和疑問需要及時提出，
　　
　雙方進一步探討確認解決方案，
　　
　基于溝通后解決方案，對設計進行修改。
　
　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，
　　
　滿足集成商對產(chǎn)品的要求。
　
　試生產(chǎn)測試
　　
　集成化服務根據(jù)集成商產(chǎn)品特點設計生產(chǎn)工序、尋找或定制裝配工具，
　　
　并為其提供質(zhì)量體系認證的生產(chǎn)線，
　　
　確保集成商的每一個產(chǎn)品擁有盡可能好的一致性。
　　
　集成商最終測試和簽字確認
　　
　測試機型與交付產(chǎn)品需要保持高度一致，
　　
　整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)為集成商設計的保密性進行保障，
　
　并依照質(zhì)量體系進行生產(chǎn)交付，
　　
　最終集成商親自測試產(chǎn)品性能，隨之進入量產(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、改進產(chǎn)品設計與生產(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
　　
　為滿足集成商應用需求，在集成化服務的協(xié)助下選擇性價比高，風險小，能快速從實驗室驗證到商品化的光譜儀。雙方進行緊密合作，確定項目目標、協(xié)助測試數(shù)據(jù)以及優(yōu)化系統(tǒng)設計，并監(jiān)控量產(chǎn)過程。在集成化服務中，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)品與應用需求之間的最佳平衡點。
　　
　極具專業(yè)水準的應用方案
　　
　許多因素會影響到光譜儀的光譜響應。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，每個光學部件都有其獨特的光譜響應，從而影響整個系統(tǒng)的響應。即使兩個系統(tǒng)光學設計完全一樣，但是每一個部件的微小差異，合在一起都會導致明顯的臺間差。在生產(chǎn)過程中低臺間差，將為后期生產(chǎn)質(zhì)量提供保障。
　　
　如果把八臺相同光譜儀對同一樣品的測量光譜放在一起對比，就很容易看出光譜響應的差異，通過參比樣品進行修正，可有效消除臺間差。
　　
　光譜儀定制
　　
　微型光纖光譜儀的特點就是模塊化，為滿足集成商的具體應用，通過更換器件精心為集成商配置一臺完美的光譜儀，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。標準光學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)
　　
　一個設計精良的光學探測系統(tǒng)可以獲得高品質(zhì)的光譜數(shù)據(jù)、提高測試結(jié)果的準確性和檢測限，大大減少軟件分析及補償算法的工作量。
　　
　直接獲得光譜測量子系統(tǒng)服務，集成商的研發(fā)團隊可以把精力集中在應用領域，比如分析算法，用戶界面和市場拓展。
　　
　光學系統(tǒng)定制
　　
　一個設計精良的光學探測系統(tǒng)可以獲得高品質(zhì)的光譜數(shù)據(jù)、提高測試結(jié)果的準確性和檢測限，大大減少軟件分析及補償算法的工作量。在集成化服務中，為滿足集成商需求，光學系統(tǒng)通光量、信噪比和靈敏度等性能得到改進。
　　
　定制的接口可以優(yōu)化信號采集，還可以加裝濾光片來排除干擾，提取所需的光譜信號。甚至可以定制新的光譜儀，提高光通量，配備非標探測器，從而滿足在同步、采樣時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，對光學信號和溫度漂移進行補償。
　　
　定制電子模塊
　　
　根據(jù)集成商所選擇的光學系統(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)進行匹配。集成化服務需要利用自身設計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)小型化設計，適合手持或便攜應用；
　　
　適合量產(chǎn)的設計；
　　
　可通過UL，CE，CSA，F(xiàn)DA和FCC認證的設計；
　　
　模擬和高速數(shù)字電路設計；
　　
　電路設計和印刷電路板排布；
　　
　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)；
　　
　強化系統(tǒng)，以適應惡劣環(huán)境；
　　
　快速制作原型機和驗證系統(tǒng)。
　　
　定制光學機械結(jié)構(gòu)設計
　　
　一個高質(zhì)量的產(chǎn)品，其性能應該長期穩(wěn)定。但對于一個好的產(chǎn)品，還需要利用光機設計和系統(tǒng)整合經(jīng)驗，使高質(zhì)量的產(chǎn)品擁有漂亮的外觀和友好的界面。一個成熟的廠商能夠具備以下能力，以更好的服務客戶。
　　
　建模，原型設計和測試服務
　　
　無論工作在惡劣的環(huán)境中，定制化方案都應該具備開發(fā)合適的子系統(tǒng)或完整解決方案的能力，有效應對溫差，沖擊和震動。為集成商設計適合各種現(xiàn)場環(huán)境的外殼和箱體、可隨時更換的組件、以及密封接頭。
　　
　防誤操作采樣系統(tǒng)
　　
　通過提供定制探頭、支架以及光學配件，易用，高效。即使非專業(yè)用戶，也能獲得可重復的、準確的測試結(jié)果。
　
　環(huán)境適應性
　　
　使用建模工具和仿真軟件來設計散熱系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上進行優(yōu)化，再借助3D打印機技術和專業(yè)的生產(chǎn)廠商制作樣機，搭配自動散熱系統(tǒng)，并用環(huán)境箱進行驗證，從而快速完成環(huán)境耐受性評估。
　　
　定制化軟件和固件
　　
　軟件定制服務，不僅限于實現(xiàn)實驗室、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、實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、遠程通訊等。通過定制固件，輸出非標準數(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研發(fā)過程。
　　
　光譜儀通訊
　　
　定制驅(qū)動程序與固件
　　
　針對非標準嵌入式處理器和架構(gòu)開發(fā)的應用驅(qū)動
　　
　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進行遠程數(shù)據(jù)傳輸
　　
　通過自定義參數(shù)和時序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集和外設時序控制
　　
　系統(tǒng)級軟件
　　
　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)定性的校準算法
　　
　用于嵌入式SBC／COM對象的操作界面
　　
　多語言軟件界面
　　
　可通過JSON或REST自動上傳光譜數(shù)據(jù)至云端服務器
　　
　批量生產(chǎn)
　　
　當合作雙方對原型機達成共識后，集成商可指定生產(chǎn)計劃。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，必然對生產(chǎn)能力有較高要求。生產(chǎn)過程中利用自動化實現(xiàn)精益生產(chǎn)，保障光譜儀集成定制化方案的高效性。擁有一臺高效生產(chǎn)能力自動測試平臺，將為生產(chǎn)能力提供強有力的保障，確保集成商得到更優(yōu)質(zhì)的服務。
　　
　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商應該擁有一套嚴格的質(zhì)量體系，從來料控制，并在制造流程的各個方面嚴格貫徹，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，并按照相關行業(yè)內(nèi)標準設立了產(chǎn)品設計、文檔管理、采購和生產(chǎn)流程。
　　
　規(guī)格確認
　　
　為了確保定制產(chǎn)品的可靠生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中相應的產(chǎn)品規(guī)格文檔體系顯得尤為重要，該體系按照整個生產(chǎn)合作流程每一環(huán)節(jié)進行確認，最終將合格的產(chǎn)品送到集成商手中。在規(guī)格文檔標準中，光譜儀、附件、系統(tǒng)制造、測試標準和品檢項目的相關標準會得到定義。
　　
　記錄和可追溯性
　　
　提供商需要對所生產(chǎn)的每一臺儀器設備和測試記錄長期保留。出場后光譜儀、子系統(tǒng)和整機系統(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)需要進行審計驗證、性能評估和真?zhèn)螠y試，對采購零件進行嚴格檢測，與“標準樣品”進行比較，將劣質(zhì)電子元器件進行排除。
　　
　精確的一致性
　　
　在制造和測試過程中遵循相關標準，來確保產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性。微型光譜儀方案供應商需要根據(jù)集成商定義具體的生產(chǎn)標準，以保證每個光譜儀或子系統(tǒng)性能的一致性。生產(chǎn)過程中通過設立獨立的工作區(qū)，流程和生產(chǎn)線，來建立標準、控制偏差，做到“精確復制”。