Hochauflösende optische Verschiebungsmessungen eines Piezo-Scanners
In der Welt hochpräziser Positioniersysteme sind Abweichungen in der Schrittweite, Wiederholgenauigkeit und Vibrationen unvermeidbar. Das Verständnis des tatsächlichen Verhaltens eines Systems befähigt die Nutzer jedoch, dessen Leistung zu optimieren und die Grenzen besser einzuschätzen. In diesem Anwendungshinweis wird das PICOSCALE Interferometer zur Charakterisierung eines Stick-Slip-Piezotisches eingesetzt. Ein geschlossener Regelkreis mit einem METIRIO Encoder steuert den Translationsversteller, der im SmarAct MCS2 Positioniersystem so programmiert wird, dass Bewegungssequenzen mit Schritten von 1 nm und 2 nm ausgeführt werden. Das PICOSCALE Interferometer misst dabei die Verschiebungen, indem es auf einen Spiegel ausgerichtet wird, der auf dem Tisch montiert ist. Die gewonnenen Daten verdeutlichen die Präzision der Schrittgröße sowie Wiederholbarkeit, die entscheidende Einblicke in die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit hochpräziser Positioniersysteme bieten.
Positionierung einer Probe im geschlossenen Regelkreis mit interferometrischer Präzision
Die genaue Positionierung einer Probe ist eine der zentralen Herausforderungen in der heutigen Hochpräzisionsfertigung und -forschung. Der Standardansatz besteht darin, die Position mithilfe eines hochpräzisen Positionierungssystems mit integrierter Positionsrückmeldung zu steuern. Allerdings kann die Probe recht weit vom integrierten Sensor entfernt montiert sein, so dass mögliche Drifts nicht mit der gewünschten Genauigkeit kontrolliert werden können. Das PICOSCALE Interferometer kann zur Messung am (oder zumindest sehr nahe am) Point of Interest (POI) verwendet werden. Es verwendet einen Infrarot-Laserstrahl, der von einer Zieloberfläche reflektiert wird und ein Interferenzmuster erzeugt. Dieses Muster wird ausgewertet und enthält die Information über die Verschiebung des Ziels. Da die Auflösung und Genauigkeit in der Regel weit über der von linearen Messgeräten liegt, die periodische Muster auf Glasmaßstäben verwenden, kann die Positionierung von Proben auf ein neues Präzisionsniveau gebracht werden.
Geradheitsmessungen von Translationsachsen
In diesem Anwendungshinweis wird die Geradheitsmessung eines Translationsachsen demonstriert. Da kompakte und leichte Messobjekte wie z.B. dünne Spiegel verwendet werden können, können die Achsen charakterisiert werden, ohne dass hohe Lasten erforderlich sind, die die Probe unnötig beschädigen könnten. Das PICOSCALE Interferometer ist ein vielseitiger und einfach zu bedienender interferometrischer Wegsensor mit drei Messkanälen. Mit Hilfe der vorjustierten Baugruppe für Winkelmessungen und des Softwaremoduls Calculation System werden die Positionsdaten des PICOSCALE in Echtzeit verarbeitet (ohne dass ein Benutzer-PC zur Durchführung dieser Berechnungen erforderlich ist), wobei Neigung und Gier mit einer Auflösung von nrad extrahiert werden.
Messung von Rundlauf und Taumel Zylindrischer Strukturen
In diesem Anwendungsbericht wird das PICOSCALE Interferometer zur Messung von Rundlauf und Taumel an einem Edelstahlzylinder eingesetzt. Dies imitiert die Techniken, die in der Hochpräzisionstechnik und in Synchrotron-Endstationen verwendet werden. Die genaue Messung dieser Parameter ist entscheidend für die Qualität der Werkstücke und die Präzision der Probenpositionierung bei der Tomographie von Kristallstrukturen. Der Aufbau umfasst einen polierten Edelstahlzylinder, der auf einem SmarAct XY-Tisch und einem Drehtisch montiert ist. Drei zeilenfokussierende Messköpfe messen direkt auf dem Zylinder, zwei auf gleicher Höhe, um die Exzentrizität zu messen, und ein dritter, der höher positioniert ist, um den Taumel zu messen. Der Zylinder wird in kleinen Schritten gedreht, und die relativen Verschiebungen werden bei jedem Winkel aufgezeichnet. Die Ergebnisse belegen die Fähigkeit des PICOSCALE Interferometers, exzentrische Bewegungen genau zu verfolgen und präzise Messungen von Rundlauf und Taumel zu liefern, die für Hochpräzisionsanwendungen unerlässlich sind.
Einzelpunkt Vibrometrie
Dieser Anwendungsbericht beschreibt den Einsatz des PICOSCALE Interferometers von SmarAct für die Einzelpunkt-Schwingungsanalyse mit subatomarer Auflösung. In der grundlegenden Materialforschung und -entwicklung ermöglichen eine hohe Auflösung und ein geringes Rauschen eine bessere Charakterisierung der Proben. Ein konfokaler Sensorkopf und eine eingebaute FFT-Funktionalität werden hier getestet, um das thermische Spektrum und die angeregte Eigenfrequenzen eines Wolfram-Cantilevers zu messen.
Diese Techniken werden mit dem PICOSCALE Vibrometer erweitert, welches vollständige Modalanalysen kleiner Proben ermöglicht.
Weitere Anwendungsbeispiele
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PICOSCALE displacement measurements with low output power using an optical switch214,6 KiB
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Testing a drone motor with single point vibrometry600,8 KiB
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PICOSCALE Interferometer with chopped measurement beam799,8 KiB
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Thermal expansion coefficient of Invar and long-term stability215,2 KiB
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Sound recording with a glass window694,3 KiB
Datenblätter
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Specification Sheet - PICOSCALE Interferometer V2.11,5 MiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Breakout Box V2995,5 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Breakout Box V2 Interface170,6 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Sensor Head Type C01367,4 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Sensor Head Type F01361,5 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Sensor Head Type C03335,9 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Sensor Head Type C04345,8 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Sensor Head Type L01341,9 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Environmental Module115,6 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Differential Sensor Head Assembly647,5 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Sensor Head Assembly Based on C03 Heads563,7 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Sensor Head Assembly Based on C01 Heads388,4 KiB
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Specification Sheet - PICOSCALE Sensor Head Manual Alignment Mount (MAM)148,4 KiB
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Specification Sheet - Corner-cube retro-reflectors177,3 KiB