2016年11月15日 星期二

雷射干涉儀的原理及應用

干涉測量法基本介紹
“干涉測量法”是一種利用波的干涉現像(常見的波有光波,無線電波或聲波)進行測量的一種方法。測量可能涉及對波本身的某些特性以及與波相互作用的材料的測量。
此外,“干涉測量法”用於描述通過光波研究位移變化的技術。
在精密加工中廣泛采用這一位移干涉測量法來校准和控制機械台運動。


 




雷射干涉儀的雷射光要求:
雷射輸出的光波可以想像是一道光的正弦波,光的波長約為633nm(奈米)
有3個關鍵特性:
1.波長需精準,足以作精確的測量。
2.波長需非常短,足以作高分辨率測量。
3.全部波都要同相,以產生干涉原理。




檢測方式:





B固定反射鏡為不動,
C移動反射鏡,固定在需要測試的物體後,並移動。

每當C(移動反射鏡)移動316.5 nm時,光強都會出現  明-暗-明的一個周期變化,
這個長度是激光波長的一半(因為這一移動會導致光路發生633 nm變化,即雷射光波長)。
因此,使用下列公式計算循環次數就可以測量出移動距離:


其中,d為位移(微米),λ為激光波長(0.633微米),N為測量的條紋數量。
1 nm的更高分辨率通過這些循環中的相位內插實現。

光的干涉:可以看這篇:http://kc.njnu.edu.cn/gx/dianzijiaoan/interference.htm


在工具機上,最常用到就是在測檢螺桿長度:
由於螺桿是有誤差的,依價格不同,也有不同的誤差。
且依長度越長,誤差越大。



所以可以利用雷涉干涉儀,來量測螺桿的誤差,如下圖

量測的方式,是以每固定距離,就量測計錄一次數值,最終畫出曲線圖。
在上圖右邊,是不是跟螺桿誤差圖很像呢!
在工具機的系統當中,可以將各點的誤差,輸入系統內部,由系統來補償螺桿的誤差。


補償後的螺桿每點誤差,都在2um以下。
 



簡單來說補償方式,由系統加/減 伺服馬達移動的位置。

例:每20mm量測一次距離
0~20mm的位置少了10um,系統就會送20.01mm的伺服移動距離。
0-2mm,系統會送2.001的位置
2-4mm,系統會送4.002的位置
...依此類推。(因為最終距離是少,會以1um為單位,平均分攤到每個區間。)

20~40mm的位置多了20um,系統就會送39.98um的伺服移動距離。
20-21mm,系統會送20.999的位置
21-22mm,系統會送21.998的位置
...依此類推。


雷射干涉儀的原理及應用
http://www.plcnc.info/forum.php?mod=viewthread&tid=122&fromuid=1

(出處: PLC+CNC)

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