激光干涉测量技术具有灵敏度高、量程大及可适应恶劣环境等优点,光波可以直接对米进行定义且容易溯源。中图仪器自研的PLR3000系列光纤激光尺基于激光干涉测量原理,是一种高精密度、高灵敏度、高效快速的先进位置检测设备,在非接触高精度测量领域具有优势,相比传统钢带尺或玻璃光栅,具有更加精确的栅距和更高的分辨率,同时其热源隔离设计,保证了更高的稳定性,同时具有安装快捷,易于准直等特点,在微电子、微机械、微光学等现代超精密加工制造、光刻技术以及航空航天等高科技领域广泛应用。
光纤激光尺由激光发射装置、干涉测量探头、反射镜等部分组成。
1.激光发射装置
激光发射装置内置高稳定度氦氖激光光源,稳频精度0.05ppm(可选0.02ppm)。通过铠装光纤将激光传导至干涉测量探头,实现热源与测量探头隔离。激光发射装置内置高精度信号处理系统,可直接输出用户可配置分辨率的实时RS422数字正交信号和正交模拟信号,还可通过USB-SDK进行二次开发。
2.干涉测量探头
2.1.差分干涉(DI)探头
差分干涉探头输出两束激光(参考光和测量光),分别经过固定平面反射镜和移动平面反射镜反射,实现光学四倍频,具有更高的系统分辨率和更小的非线性误差。尤其适用于测量Z轴立柱与运动平台之间的相对运动,消除因内壁热漂移和立柱振动/移动而产生的误差,是纳米级精度方案的选择。
2.2.平面镜干涉(PI)探头
平面镜干涉探头采用双光程干涉系统,配合平面反射镜,实现光学四倍频,具有更高的系统分辨率,使用双轴系统,搭配长条平面反射镜,特别适合XY平台运动控制及测量应用。提供0°、90°两种出光配置。
2.3.角锥棱镜干涉(RI)探头
角锥棱镜干涉探头,安装方便,精度高,适用于单轴线性测量或位置反馈,测量距离达10米,可定制40米,在运动定位和设备校准上应用广泛。提供0°、90°两种出光配置。
1.高精度测量:线性测量精度可达0.5ppm;
2.高激光稳频精度:激光频率稳定度达0.05ppm(可选配0.02ppm)
3.高分辨率:固有分辨率最高达10nm,可配置不同分辨率,可进一步拓展细分,实现更高分辨率。
4.高速测量:最大测量速度可达2000mm/s以上;
5.量程长:测量量程可以达到4m以上,可定制40米;
6.安装简便,易于准直:体积小巧,安装灵活,可大幅降低阿贝误差;干涉探头配置有角度调节装置,轻松实现光束准直;
7.测量光路热源隔离:激光发射装置与测量探头分离,探头无热源,可避免主机散热对测量通路的影响;
8.多通道输出:最多可同时连接三路探头,轻松实现多轴同时测量及多自由度测量;
9.输出接口多样:主机输出接口包含USB接口和位置输出接口,位置输出接口有差分TTL(RS-422/EIA-422)、正余弦信号(SinCos1Vpp) 、USB-SDK。
PLR3000 系列光纤激光尺已在多个客户端进行精度验证:用差分干涉(DI)探头对高精度纳米位移台进行闭环控制,在10mm行程内任意位置实现纳米级位置控制精度。
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