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激光干涉仪是以激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量,具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。测量长度的激光干涉仪,主要是以迈克尔逊干涉仪为主,并以稳频氦氖激光为光源,构成一个具有干涉作用的测量系统。 激光干涉仪采用一个双光束激光头和一个双通道的处理器,采用飞行采样方式,在测量过程中无须停机采样检测,节约了测量时间和编程时间;利用RENISHAW动态特性测量与评估软件,可进行机床振动测试与分析,滚珠丝杠的动态特性分析,伺服驱动系统的响应特性分析。激光干涉仪的激光头和靶标反射镜二件之间只要发生相对位移就能进行测量,测量系统中无须分光镜、所以对光极其方便。 激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作,并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。激光干涉仪可用来精确测量和校准机床、三座标测量机和X-Y平台的机械精度,也测量轴的定位精度、重复定位精度及反向间隙,测量轴的角偏、直线度,测量平台的平面度。
[color=#000000]阿美特克(纽约证券交易所代码:AME)旗下Zygo公司宣布发布其最新的激光干涉仪Qualifire?。Qualifier加入了一系列高端干涉仪解决方案,该仪器旨在支持半导体、光刻、星载成像系统、尖端消费电子产品、国防等行业中最苛刻的计量应用。Qualifire将于1月30日在加州旧金山的SPIE Photonics West首次亮相。这款干涉仪在不牺牲性能的情况下,将显著的增强功能集成到一个更轻的小型封装中。[/color][color=#000000]Zygo 激光干涉仪产品经理 Erin McDonnell 表示:“我们很高兴将 Qualifire 推向市场,其改进的人体工程学设计使其易于使用,并且比 Zygo 的许多其他激光干涉仪更便携。使用激光干涉仪进行的测量往往对噪声、污染物和其他伪影敏感,因为该仪器能够提供纳米级精度;Qualifire上的可选模块飞点可主动减少甚至消除这些伪影,从而提高测量的可靠性和可重复性。飞点结合了Zygo最好的两种伪影减少技术:环纹和相干伪影减少。飞点在需要高精度的应用中尤其有价值,包括科学研究和先进的制造工艺。[/color][color=#000000]Qualifire为Zygo的激光干涉仪产品线带来这些功能和改进:[/color][color=#000000]Qualire激光干涉仪提供了许多新颖的新功能。[/color][b][color=#000000]智能附件接口[/color][/b][color=#000000]——干涉仪可以识别任何安装的“智能附件”,并自动应用系统错误文件并执行横向校准。[/color][b][color=#000000]体积小、重量轻[/color][/b][color=#000000]——最小的 Qualifire 型号重约 45 磅(20.4 千克)。 它是真正的便携式,特别是对于干涉仪必须经常移动或调整的复杂和精密应用。[/color][b][color=#000000]移相器[/color][color=#000000](PMR)[/color][/b][color=#000000]——PMR 是调制测试部件和参考光学器件之间干涉条纹所必需的,最终可创建定量表面图。其整体设计提供:[/color][color=#000000]整体机械稳定性和对准[/color][color=#000000]降低损坏或错位的风险[/color][color=#000000]确保性能一致,减少重新校准的需要[/color][b][color=#000000]改进的用户体验[/color][/b][color=#000000]——方便使用的电源按钮和运动安装支脚使设置更易于使用。大型控制旋钮可实现更精确的调整,这对校准和校准都至关重要。 集成手柄确保安全可靠的操作。[/color][b][color=#000000]更易于维护[/color][/b][color=#000000]—— 密封的光学系统和整合的电子元件使更换各种组件变得简单,而不会使光学元件暴露在污染物中。[/color][b][color=#000000]飞点[/color][/b][color=#000000]——用于减少伪影的可选模块,包括自动对焦功能。[/color][b][color=#000000]稳定变焦[/color][/b][color=#000000]——提供新变焦方法的选项,可在所有放大倍率下实现完美的图像配准和衍射限制图像采样。[/color][color=#000000]计量集团副总裁Kurt Redlitz 表示:“Qualifire 保持了 Zygo 在计量方面的高标准,同时提供了最高水平的精度并优化了用户体验。通过改进的人体工程学设计,它可以在不牺牲性能的情况下提高操作效率和部署灵活性。Qualifire 是一款更强大、更可靠、用户友好的仪器,可随时应付最苛刻的应用和环境——精度不容置疑。[/color][来源:仪器信息网译] 未经授权不得转载
激光干涉仪具有测量精度高、测量范围大、测量速度快、最高测速下分辨率高等优点,结合不同的光学镜组,可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下,可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测,以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析,如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。[align=center][img=,578,450]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201754505855_5264_3712_3.jpg!w578x450.jpg[/img][/align] 激光干涉仪最典型的应用就是测量机床精度,本文讲解如何使用激光干涉仪测量五轴机床平移轴直线度误差。 对于平移轴而言,每根轴均有两个直线度误差,因此三根轴有六个直线度误差,均可采用激光干涉仪分别测得。 原理:带有圆孔的是直线度干涉镜,其与待测轴相连一同运动;长条镜是直线度反射镜静止安装,其是对称结构,上下左右均对称。当一束激光从源头发出射入干涉镜,干涉镜将光束分成两束,形成一个很小的角度分别去往反射镜,由于反射镜上下对称,因此两束光被反射后又回到干涉镜,汇合成一股光束,去往激光头的探测器。当运动轴产生直线度误差时,会使得干涉镜相对于反射镜在水平横向方向发生相对运动,而反射镜是左右对称的(左右的镜片不在同一平面,有一定的角度),因此会使得两束分开的光束光程具有差别,根据此差别,即可测得运动轴产生的直线度误差。[align=center][img=,678,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755021895_7221_3712_3.jpg!w678x333.jpg[/img][/align][align=center]▲ 直线度测量的光路原理构建图[/align][align=center][img=,678,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755111914_6482_3712_3.jpg!w678x367.jpg[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的横向直线度测量示意图[/align][align=center][img=,678,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/11/201911201755345695_9383_3712_3.jpg!w678x367.jpg[/img][/align][align=center]▲ 运动轴的纵向直线度测量示意图[/align] 根据直线度误差测量原理可知,测量过程中不可避免的会引入斜率误差。该误差是由于测量直线度反射镜的光学轴线最初与待测轴不平行,为调整平行而引起的。如图 所示,A 为干涉镜和反射镜的距离,B 为激光头到干涉镜的距离(其中干涉镜是固定在运动轴上的)。在一开始,反射镜的光学轴线处于旋转前的位置,而由于机床运动轴与其之间存在的夹角θ,[img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910173125514.jpg[/img][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910177031118.png[/img][/align] 因为斜率误差是稳定误差,因此可以采取上述的公式将其从直线度测量结果中分离出来,亦可以采用两端法拟合或者最小二乘法拟合将其分离出去。 两端法拟合:即是将所有采集来的数据第一点和最后一点相连决定一直线,再将所有采集来的数据去除掉拟合的直线信息,由此得出的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910170000002.png[/img][/align]最小二乘法拟合:将采集回来的所有数据通过最小化误差的平方和方式来寻找数据的最佳函数匹配,而后将采集值与匹配函数对应值相比较,剩余的残值即为直线度误差。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2019/10/201910171562522.png[/img][/align]附:SJ6000激光干涉仪直线度测量精度。[table][tr][td][align=center]轴向量程[/align][/td][td][align=center]测量范围[/align][/td][td][align=center]测量精度[/align][/td][td][align=center]分辨力[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]短距离[/align][/td][td][align=center](0.1~4.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(0.5+0.25%R+0.15M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.01μm[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]长距离[/align][/td][td][align=center](1.0~20.0)m[/align][/td][td][align=center]±3mm[/align][/td][td][align=center]±(5.0+2.5%R+0.015M[size=12px]2[/size]) μm[/align][/td][td][align=center]0.1μm[/align][/td][/tr][tr][td=5,1]注:R为显示值,单位:μm;M为测量距离,单位:m[/td][/tr][/table]