Omiń nawigację

Dlaczego używa się laserowych interferometrycznych przetworników położenia?

Wysoka dokładność

Interferometr laserowy jest jak dotąd najbardziej zaawansowanym urządzeniem zapewniającym precyzyjne sprzężenie zwrotne. Zapewnia też najwyższą rozdzielczość i najwyższą dokładność. Poniższy schemat przedstawia rozmieszczenie różnych technologii na skali dokładności.

Dlaczego używa się laserowych przetworników położenia — obraz

Pomiar bezdotykowy

W innych technikach stosuje się skale fizyczne, które nieuchronnie ulegają zużyciu. Metoda bezdotykowego pomiaru interferometrem laserowym eliminuje pogorszenie parametrów mechanicznych systemu.

Pomiar w badanym punkcie

Większość przetworników liniowych — ze względu na sposób mocowania — znajduje się wewnątrz stolika pozycjonującego, w pewnej odległości od przedmiotu, co wprowadza dodatkowe źródło błędu (znanego jak błąd Abbego). Interferometr laserowy bez skali fizycznej można zamontować w dowolnym miejscu w celu bezpośredniego pomiaru przemieszczenia w badanym punkcie.

Dlaczego używa się systemów laserowych firmy Renishaw?

Doskonała stabilność długości fali

W wypadku interferometrów laserowych długość fali jest podstawową jednostką reprezentującą odległość pomiaru. Stabilność długości fali jest bezpośrednio związana z powtarzalnością pomiarów. Rury laserów używanych przez firmę Renishaw są wzorcowane względem rur certyfikowanych przez laboratorium National Physics Laboratory (NPL). Daje to pewność, że są one zgodne z normami stabilności długości fali. Dlatego też interferometry laserowe firmy Renishaw zapewniają doskonałe i powtarzalne parametry.

OkresRLU20RLU10HS20
1 minuta±1 ppb±10 ppb

-

1 godz.±2 ppb±0,05 ppm

-

8 godz.±20 ppb±0,05 ppm±0,05 ppm (8 godz.)


Bardzo wysoka rozdzielczość

Wzorcem pomiarów przetworników położenia firmy Renishaw jest uznawana międzynarodowo długości fali HeNe. Dla długości fali 633 nm jest to o wiele dokładniejsza skala niż w wypadku typowych, optycznych przetworników położenia. Dzięki temu przetworniki położenia firmy Renishaw charakteryzują się bardzo wysoką rozdzielczością (do 9,64 pm).

Zminimalizowane błędy

W innowacyjnej konstrukcji laserowych przetworników położenia firmy Renishaw zastosowano wiele zaawansowanych technologii w celu zminimalizowania różnych źródeł błędów i osiągnięcia najwyższej precyzji. Należą do nich system kompensacji wpływu otoczenia, korygujący zmiany długości fali zależnie od warunków, zaawansowane układy elektroniczne i optyczne, które zapewniają najniższy błąd cykliczny (SDE, ±1 nm), a także zaawansowany układ stabilizacji długości fali światła laserowego.

Elastyczne opcje formatu danych

Laserowe przetworniki położenia firmy Renishaw są wyposażone w różne wyjścia sygnałowe, jak np. wyjście analogowe oraz różne opcje rozdzielczości w wypadku danych cyfrowych. Zapewnia to elastyczność podczas integracji precyzyjnego sprzężenia zwrotnego w wielu różnych systemach.

Dlaczego używa się systemów RLE — laserowych przetworników położenia firmy Renishaw?

Szybkość konfigurowania i łatwość orientowania

System RLE na stoliku XY

W konwencjonalnej konfiguracji interferometru laserowego używa się oddzielnej głowicy laserowej, interferometrów, retroreflektorów i detektorów. Wiązka laserowa jest prowadzona przez te oddzielone podzespoły przy użyciu skomplikowanej sieci dzielników wiązki i odchylaczy, w wyniku czego powstaje duży i złożony system, którego konfigurowanie, orientowanie i utrzymanie pochłaniają dużo czasu.

W systemie RLE zastosowano światłowód w celu doprowadzenia wiązki laserowej bezpośrednio do jednostek uruchamiania zdalnego, które zawierają również układ optyczny interferometru i detektora. Dzięki temu system RLE oferuje wiele zalet o krytycznym znaczeniu, które minimalizują czas integracji i złożoność systemu:

  • Znacząco zmniejszona ilość miejsca zajmowanego przez system — dzięki zastosowaniu miniaturowej jednostki uruchamiania (RLD) do pomiaru odniesienia, zaś zwierciadło/reflektor są umieszczone na układzie dynamicznym.
  • Głowica laserowa może być zamontowana zdalnie poza osią pomiarową, eliminując w ten sposób potencjalne źródło ciepła w obszarze roboczym maszyny.
  • Skomplikowany układ optyczny doprowadzający wiązkę stał się zbędny; zestrojenia wymagają teraz tylko dwa podzespoły (RLD i układ optyczny do pomiarów).
  • Sterowniki wiązki są umieszczone w każdej jednostce uruchamiania; zapewnia to regulację wiązki w celu szybkiego zestrojenia względem osi ruchu.

Wysoka rozdzielczość

Podobnie jak w wypadku rozdzielczości przetworników położenia, długość fali interferometrów laserowych określa dokładność rozdzielczości. Biorąc pod uwagę długość fali światła laserowego 633 nm, interferometr laserowy firmy Renishaw osiąga wysoką rozdzielczość przy minimalnym błędzie cyklicznym (SDE) (błędzie interpolacji).

Niezrównane parametry

Parametry systemu RLE nie zależą tylko od dokładności. System wyposażono w zaawansowaną jednostkę przetwarzania sygnału, co pozwala na uzyskanie subnanometrowej rozdzielczości przy prędkości do 2 m/s na osiach o długości do 4 m.

Dlaczego warto stosować system HS20?

Możliwość pracy w najbardziej surowych warunkach środowiskowych

Zastosowanie systemu HS20

Wytrzymała obudowa HS20 z anodyzowanego aluminium zapewnia całkowitą szczelność wewnętrznego układu optycznego oraz elektronicznego zgodnie ze standardem IP43. Dzięki temu system HS20 może pracować w trudnych warunkach środowiska roboczego, w których występuje ciągłe rozpryski zanieczyszczeń, oleju, wiórów i wody.

Dostępny jest dodatkowy system kanałów, który minimalizuje turbulencje powietrza dookoła toru pomiaru laserowego i chroni zewnętrzny układ optyczny interferometru przed przeszkodami i zanieczyszczeniami. W ten sposób można utrzymać optymalny poziom natężenia sygnału i przedłużyć żywotność systemu interferometrycznego.

Wysoka wydajność

System HS20 umożliwia określenie położenia w zakresie do 60 m z prędkością równą 2 m/s i nanometrową rozdzielczością, zaś bezpośrednio na głowicy laserowej dostępny jest analogowy i cyfrowy sygnał kwadraturowy.

Łatwa konfiguracja

Zestrojenie wielu podzespołów laserowego systemu interferometrycznego jest bardzo trudne i może potrwać nawet do kilku godzin. Dzięki niezawodnemu i łatwemu do skonfigurowania mechanizmowi zestrojenia (przy użyciu płyty do zestrojenia HS20) można szybko skonfigurować system HS20 i zaoszczędzić sporo czasu.