Hermakina Cnc Takım Tezgaları kendi bünyesine kattığı lazer interferometre cihazı ile müşterilerinde servis ölçümlerine hızlıca başladı.

Tüm servis ekibinin katıldığı teorik eğitimler ile konu derinlemesine incelendi.

Lazer interferometre ile tezgah kalibrasyonu hizmeti verirken bazı resimleri yukarıda görebilirsiniz.

İnterferometre Genel Prensipleri Hakkında

Lazer interferometri, mesafeleri büyük bir doğrulukla ölçmek için iyi bilinen bir yöntemdir.

“Girişimölçer”, dalgaların (genellikle ışık, radyo veya ses dalgaları) girişimi olgusunu kullanan bir ölçüm yöntemidir. Ölçümler, dalgaların belirli karakteristiklerini ve dalgaların etkileşime girdiği malzemeleri içerebilir. Ek olarak, interferometri, yer değiştirmedeki değişikliklerin incelenmesi için ışık dalgalarını kullanan teknikleri tanımlamak için kullanılır. Bu yer değiştirme ölçüm interferometresi, hassas işlemede kalibrasyon ve mekanik aşama hareket kontrolü için yaygın olarak kullanılır.

İki ışık ışını kullanarak (genellikle bir ışını ikiye bölerek), bu iki ışın üst üste geldiğinde bir girişim modeli oluşturulabilir. Görünür ışığın dalga boyu çok kısa olduğu için, iki ışın arasındaki optik yollardaki farklılıklarda (gidilen mesafe) küçük değişiklikler tespit edilebilir (çünkü bu farklılıklar girişim modelinde gözle görülür değişiklikler üretecektir). Dolayısıyla, optik interferometri, yüz yılı aşkın süredir değerli bir ölçüm tekniği olmuştur. Doğruluğu daha sonra lazerlerin icadıyla geliştirilmiştir.

Işık girişim prensiplerini bir ölçüm aracı olarak kullanmanın ilk gösterimi, 1880’lerde ilk interferometreyi geliştirerek Albert A. Michelson tarafından gerçekleştirildi. Teknolojinin (ve ölçüm doğruluğunun) o zamandan beri geliştirilmesine rağmen, Michelson interferometrenin temel ilkeleri hala interferometrinin merkezinde yer almaktadır.

Bir Michelson girişimölçer, bir ışın ayırıcı (yarı gümüş ayna) ve iki aynadan oluşur. Işık, yarı gümüşlenmiş ayna / ışın ayırıcıdan (kısmen yansıyan) geçtiğinde, farklı optik yollara sahip iki ışına bölünür (biri aynaya 1 ve diğeri ayna 2’ye gider). Aynalara geri yansıtıldıktan sonra bu ışınlar, dedektöre ulaşmadan önce ışın ayırıcıda yeniden birleşir. Bu iki ışının yol farkı, bir girişim saçak modeli oluşturan bir faz farkına neden olur. Bu model daha sonra dalga özelliklerini, malzeme özelliklerini veya aynalardan birinin yer değiştirmesini (interferometrenin hangi ölçüm için kullanıldığına bağlı olarak) değerlendirmek için dedektör tarafından analiz edilir.

İnterferometri Uygulanması

Yüksek hassasiyetli (farklı saçaklar) bir girişim modeli oluşturmak için, lazer kullanılarak elde edilen, oldukça kararlı tek bir dalga boyu kaynağına sahip olmak çok önemlidir .

Michelson prensibine dayanan farklı interferometre kurulumları vardır, ancak doğrusal kurulum açıklanması en basit tiptir.

Lazer sisteminde iki ayna (Michelson interferometrede kullanılan) retroreflektörlerdir (gelen ışığı geldiği yöne paralel yönde geri yansıtan prizmalar). Bunlardan biri, referans kolunu oluşturan ışın ayırıcıya bağlıdır. Diğer retroreflektör, mesafesi ışın ayırıcıya göre değiştikçe değişken uzunluk ölçüm kolunu oluşturur.

Lazer ışını (1), XL-80 lazer kafasından çıkar ve polarize edici ışın ayırıcıda iki ışına (yansıtılan (2) ve iletilen (3)) ayrılır. Bu ışınlar, iki retroreflektörden geri yansıtılır ve detektöre ulaşmadan önce ışın ayırıcıda yeniden birleşir. Geri yansıtıcıların kullanılması, referans ve ölçüm kollarından gelen ışınların ışın ayırıcıda birbirleriyle yeniden birleştiklerinde paralel olmalarını sağlar. Yeniden birleştirilen ışın, birbirleriyle yapıcı veya yıkıcı bir şekilde müdahale ettikleri detektöre ulaşır. Yapıcı girişim sırasında iki ışın fazdadır ve her iki kirişin zirveleri birbirini güçlendirerek parlak bir saçak oluşturur, yıkıcı girişim sırasında ışınlar faz dışıdır ve bir ışının tepe noktaları, ikinci ışının olukları tarafından iptal edilerek karanlık bir saçak ortaya çıkar.

Dedektördeki optik sinyal işleme, bu iki ışının parazitinin gözlemlenmesini sağlar. Ölçüm kolunun yer değiştirmesi, iki ışının göreceli fazında değişikliğe neden olur. Bu yıkıcı ve yapıcı girişim döngüsü, yeniden birleştirilen ışığın yoğunluğunun döngüsel değişime uğramasına neden olur. Ölçüm kolu / retroreflektör, lazer dalga boyunun yarısı olan 316,5 nm kadar her hareket ettirildiğinde ışıktan karanlığa yoğunlukta bir değişim döngüsü meydana gelir (bu hareket, optik yolun lazer olan 633 nm değişmesine neden olur. dalga boyu). Bu nedenle hareket, aşağıdaki formül kullanılarak döngü sayısı hesaplanarak ölçülür:

Burada d (mikron olarak) yer değiştirmedir, λ lazer (0.633 mikron) dalga boyu ve N geçirilen saçaklar sayısıdır. 1 nm’lik daha yüksek çözünürlük, bu döngülerde faz enterpolasyonu ile elde edilir.

Lazer üniteniz ne kadar iyi (yani ne kadar doğru ve ‘kararlı’) olursa olsun, doğrusal konum ölçümlerinin doğruluğu, lazer ışınının dalga boyunun bilindiği doğruluğa bağlıdır. Lazer ışınının operasyonel dalga boyu, içinden geçtiği havanın kırılma indisine bağlıdır ve bu, hava sıcaklığı, hava basıncı ve bağıl nem ile değişir. Bu nedenle, ışının dalga boyunun bu parametrelerdeki herhangi bir değişikliği dahil etmek için değiştirilmesi (telafi edilmesi) gerekir.

Çevresel Etkilerin İnterferometreye Etkisi

Güvenilir ve doğru dalga boyu telafisi olmadan, nominal değerler için sıcaklık, nem ve basınç değişimleri birleştirildiğinde (test koşulları sabit kalsa bile) doğrusal ölçüm okumalarında 20 ppm – 30 ppm’lik hatalar yaygın olacaktır. Bu hatalar, bir çevresel kompansatör ünitesi ile azaltılabilir ve ölçümlerinin çok çeşitli koşullarda doğruluğu korumasını sağlar. Sağdaki aşağıdaki grafik, telafi edilmemiş bir girişim ölçer sistemindeki hatanın bir örneğini ve bu hataların kaynağını sağlar.

Hava sıcaklığını, basıncı ve nemi ölçerek, ardından havanın kırılma indisini (ve dolayısıyla lazerin dalga boyunu) cihaz hesaplar. Lazer okuma, lazer dalga boyundaki herhangi bir değişikliği telafi etmek için otomatik olarak ayarlanır. Otomatik bir sistemin avantajı, kullanıcı müdahalesine gerek olmaması ve tazminatın sık sık güncellenmesidir.

Not: Renishaw lazer sistemi kullanılırken açısal veya doğruluk ölçümleri için çevresel telafi GEREKMEZ. Bunun nedeni, ölçümün birbirine yakın olan iki ışın yolu arasındaki farklardan hesaplanması ve böylece çevresel etkilerin kendi kendine iptal olmasıdır. Döner eksen, düzlük ve karelik ölçümleri de bu ölçümlere dayandığından çevresel etki gerektirmezler.

İnterferometre ile ilgili teknik bilgiler renishaw.com sitesinden alınmıştır.