Wozu ein laserinterferometrisches Wegmesssystem?

Hohe Genauigkeit

Ein Laserinterferometer ist die bisher fortschrittlichste Technologie zur Messung der Positioniergenauigkeit. Es bietet die feinste Auflösung und höchste Genauigkeit. Das folgende Diagramm zeigt die Genauigkeitsleistung der unterschiedlichen Technologien:

Berührungslose Messung

Andere Technologien verwenden physische Maßverkörperungen, die unvermeidbar Verschleißerscheinungen zeigen. Bei berührungslosen laserinterferometrischen Messsystemen entfällt das Problem der mechanischen Abnutzung.

Werkstückmessungen

Aus Installationsgründen werden lineare Wegmesssysteme häufig in der Positionierplattform „eingebettet“. Sie befinden sich somit in gewisser Entfernung vom Werkstück, woraus sich eine zusätzliche Fehlerquelle (der sogenannte Abbé’sche Fehler) ergibt. Ein Laserinterferometer ohne physische Maßverkörperung kann an einer beliebigen Position installiert werden, um die Positionsabweichung an einem bestimmten Messpunkt direkt zu erfassen.

Wozu Lasersysteme von Renishaw?

Überragende Wellenlängenstabilität

In der Laserinterferometer-Technik ist die Wellenlänge die Grundeinheit, die die Messlänge darstellt. Die Wellenlängenstabilität steht daher in direktem Zusammenhang mit der Messwiederholgenauigkeit. Die von Renishaw eingesetzten Laserröhren werden nach dem Beispiel der vom Metrologie-Institut Großbritanniens (National Physics Laboratory, NPL) zertifizierten Röhren abgenommen. So ist sichergestellt, dass sie die höchsten Standards für Wellenlängenstabilität erfüllen. Laserinterferometer von Renishaw liefern daher extrem wiederholgenaue Ergebnisse.

Naturgemäß hohe Auflösung

Die Messreferenz der Renishaw Wegmesssysteme ist die Wellenlänge von Helium Neon (HeNe) Laserlicht. Mit 633 nm ist dies viel feiner als andere optische Messsysteme in der Regel sind. Dadurch können Renishaw Wegmesssysteme problemlos hohe Auflösungen (bis zu 9,64 pm) zu erreichen.

Fehlerminimierung

Die innovative Bauweise der Renishaw Laser-Messsysteme nutzt verschiedene modernste Technologien, um Fehler aus verschiedensten Quellen zu minimieren und höchste Präzision zu erreichen. Diese Technologien umfassen beispielsweise die Umgebungskompensation, die Wellenlängenänderungen unter wechselnden Umgebungsbedingungen korrigiert, die hochentwickelte Elektronik und optische Erfassungsmethoden, die niedrigste zyklische Fehler (<±1 nm) ermöglichen, sowie die fortschrittliche Stabilisierung von Laserwellenlängen.

Vielseitige Datenformate

Laser-Messsysteme von Renishaw bieten verschiedene Möglichkeiten der Datenausgabe, einschließlich internes Analogsignal, sowie verschiedene Auflösungsoptionen für das digitale Datenformat. Dadurch ergeben sich vielfältigere Möglichkeiten für die Integration von hochgenauen Positionieranwendungen in verschiedene Systeme.

Wozu Laser-Messsysteme (RLE) von Renishaw?

Schneller Aufbau und einfache Ausrichtung

Herkömmliche Laserinterferometer verwenden einen separaten Laserkopf, Interferometer, Retroreflektoren und Detektoreinheiten. Die Führung des Laserstrahls zwischen diesen separaten Komponenten erfolgt über eine komplizierte Anordnung von Strahlteilern und -krümmern. Das System ist kompliziert und benötigt viel Platz. Es ist daher schwierig ein- und auszurichten und zu warten.

Das RLE verwendet Glasfasern zur direkten Weiterleitung des Laserstrahls an entfernte Strahleinheiten, die auch die Interferometeroptiken und den Detektor enthalten. Dieses Verfahren bringt dem RLE entscheidende Vorteile und beschränkt die Integrationszeit und Systemkomplexität auf das Mindestmaß:

• der Platzbedarf des Systems wird deutlich kleiner – wenn die Strahleinheit in Miniaturausführung (RLD) als Messreferenz verwendet und nur der Spiegel/Reflektor auf dem Bewegungssystem montiert werden.
• Der Laserkopf kann entfernt von der Messachse befestigt werden, um potenzielle Wärmequellen im Arbeitsbereich der Maschine auszuschließen.
• Komplizierte Strahlführungsoptiken werden überflüssig und der Ausrichtungsaufwand beschränkt sich auf zwei Komponenten (RLD und Messoptik).
• Die in jeder Strahleinheit integrierten Strahlsteueroptiken ermöglichen Strahlkorrekturen für die schnelle Ausrichtung zur Bewegungsachse.

Hochauflösend

Ebenso wie die Teilungsperiode bei Wegmesssystemen bestimmt die Wellenlänge der Laserinterferometer die Feinheit der Auflösung. Mit einer Wellenlänge des Laserlichts von 633 nm erzielen Laserinterferometer von Renishaw problemlos hohe Auflösungen mit einem nur minimalen zyklischen Fehler (Interpolationsfehler).

Außergewöhnliche Leistung

Das Laser-Messsystem (RLE) besticht nicht nur durch seine Systemgenauigkeit, sondern auch durch seine hochmoderne Signalverarbeitung. Sie erzielt Auflösungen im Submikrometerbereich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2 m/s bei einer Achsenlänge bis zu 4 m.

Wozu der HS20 Laserkopf?

Einsatzfähig in rauen Umgebungen

Durch das robuste eloxierte Aluminiumgehäuse des HS20 sind die innen liegende Optik und Elektronik bestens nach IP43 Standard geschützt. Das HS20 Lasersystem eignet sich daher für den Einsatz in rauen Produktionsumgebungen, die durch Umwelteinflüsse wie Schmutz, Öl, Späne und Wasser gekennzeichnet sind.

Ergänzend ist ein Kanalsystem erhältlich, das Luftwirbelungen entlang des Laser-Messpfades minimiert und externe Interferometeroptiken vor Blockierungen und Verunreinigungen schützt. Es kann somit helfen, die Signalstärke auf einem optimalen Pegel zu halten und die Lebensdauer des Interferometersystems zu verlängern.

Spitzenleistung

Das HS20 ermöglicht die Positionsbestimmung in einem Bereich von bis zu 60 m mit beachtlichen Geschwindigkeiten von bis zu 2 m/s und einer Auflösung im Nanometerbereich. Es ist mit einem Laserkopf erhältlich, der direkt analoge und digitale Rechtecksignale liefert.

Einfache Einrichtung

Die Ausrichtung der verschiedenen Komponenten eines Laser-Interferometersystems war schon immer schwierig und kann mehrere Stunden dauern. Das robuste und bedienerfreundliche Renishaw Ausrichtsystem ermöglicht Anwendern (unter Verwendung der HS20 Ausrichtplatte) die einfache und zeitsparende Einrichtung des HS20.