Hochpräzise kontaktlose Messung von Verschiebungen

Für die hochpräzise Messung von Verschiebungen bietet SmarAct das PICOSCALE Interferometer an.

  • 3 parallele Laserinterferometer in einem Gerät für 3D-Messungen
  • Messbandbreite bis 2,5 MHz (10 MHz Abtastrate) mit einer Auflösung bis 1 pm1
  • Messungen an den meisten Materialien (Kunststoff, Glas, Metall und sogar Wasser) möglich
  • Große Auswahl an Sensorköpfen für verschiedene Anwendungen und Umgebungen (einschließlich Vakuum und Kryotechnik) verfügbar
  • Erweiterbar zu einem kompletten Labormesssystem und Regelgerät mit optionalen Modulen
  • Bewährte Leistung mit hunderten zufriedenen Kunden

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1 Bei der Analyse periodischer Verschiebungen im Frequenzbereich

Anwendungsbeispiele

Hochauflösende optische Wegmessungen eines Piezoscanners

Die präzise Positionierung von Proben ist in einer Vielzahl von Anwendungen von größtem Interesse. Während Positioniersysteme mit Stick-Slip-Piezo-Technologie vielseitige Möglichkeiten bieten, ist das Schlupfverhalten in einigen Anwendungen unerwünscht. In diesem Fall zeigen Piezoscanner ihr volles Potenzial, da sie eine Probe sehr genau über einen Bereich von wenigen Mikrometern positionieren können. In diesem Anwendungshinweis werden die Schritte eines Piezoscanners überprüft. Im Closed-Loop-Betrieb mit einem optischen Encoder als Sensor, wird ein PICOSCALE Interferometer eingesetzt, um Einzelnanometerschritte aufzudecken.

Geradheitsmessungen von Translationsstufen

Geradheitsmessungen von Translationsstufen sind eine der typischen Anwendungen für das PICOSCALE Interferometer. Kompakte und einfach auszurichtende Sensorköpfe und die Möglichkeit, leichte Targets zu verwenden, ermöglichen die Leistungscharakterisierung auch kleiner Stufen ohne hohe Last.

Eine PICOSCALE Sensorkopfbaugruppe mit drei Sensorköpfen in einer vorausgerichteten Halterung ist auf einem leichten 1-Zoll-Spiegel ausgerichtet. Der Spiegel wird mit einem entsprechenden Adapter auf einer Übersetzungsstufe befestigt. Im PICOSCALE Calculation System werden die Signale der drei Sensorköpfe verarbeitet, um die Tonhöhe und das Gieren des Spiegels direkt auszugeben.

Geschlossene Positionsregelung mit interferometrischer Präzision

Die genaue Positionierung einer Probe ist eine der zentralen Herausforderungen in der heutigen hochpräzisen Fertigung und Forschung. Der Standardansatz besteht darin, die Position über ein hochpräzises Positioniersystem mit integrierter Positionsrückmeldung zu steuern. Die Stichprobe kann recht weit weg vom integrierten Sensor montiert werden, so dass mögliche Drifts nicht mit der gewünschten Genauigkeit kontrolliert werden können.

Mit dem PICOSCALE Interferometer kann am Point of Interest (POI) (oder zumindest sehr nahe) gemessen werden. Da die Auflösung und Genauigkeit in der Regel weit über der von linearen Encodern liegt, die periodische Muster auf Glasskalen verwenden, kann die Positionierung von Proben auf ein neues Maß an Präzision gebracht werden.

Über die SmarAct SI-Schnittstelle können die Positionsdaten direkt an das modulare Steuerungssystem MCS2 von SmarAct gesendet werden, das die Daten für direktes und latenzarmes Feedback zur Steuerung eines SmarAct-Positionierers verwenden kann.

Tonaufnahme mit Glasfenster

Dieser Anwendungshinweis zeigt eine Proof-of-Principle-Messung an einem Glasfenster mit einem fokussierenden Sensorkopf. Das Glas bewegt sich aufgrund des akustischen Austritts auf der Nanometerskala. Zum Beispiel kann eine menschliche Stimme in den Verdrängungsdaten eindeutig identifiziert werden. Der Datenstrom wird direkt in eine Datei gestreamt und die Nachbearbeitung ist unkompliziert.

Funktionsprinzip

Alle PICOSCALE Produkte basieren auf einem Michelson-Interferometer, einer präzisen Methode zur Messung von Verschiebungen und Schwingungen.

Eine detaillierte Erklärung zu diesem Prinzip finden Sie in unserer Technologie Sektion zum Thema Michelson-Interferometrie.

 

Vorteile von Michelson Interferometrie

Michelson Interferometer weisen mehrere Vorteile in Bezug auf die Genauigkeit und Flexibilität der Verschiebungserfassung auf im Vergleich zu anderen Technologien.

Erfahren Sie mehr in diesem Artikel: Vorteile von Michelson-Interferometern

Spezifikationen

 
PICOSCALE Interferometer V2.1
Auflösung und Rauschen Siehe Technisches Datenblatt
Wiederholbarkeit [nm] <1

Genauigkeit1 [m/m]

10-6
Langzeitstabilität2 [nm] 1, siehe Application Note
Max. Datenrate [MHz] 10
Maximale Zielgeschwindigkeit [m/s] 1
Zielreflektivität 4% - 100%
Maximaler Arbeitsabstand [mm] 5000
Absolute Positionsschätzung 1% des Arbeitsabstandes

1 aufgrund der Wellenlängenungenauigkeit

2 Arbeitsabstand 20 mm, Umgebungsbedingungen, Messbandbreite 1,2 kHz