16 SENSOR MAGAZIN 2/2013

Praxis

GEOMETrisCHE sENsOrEN

Die Präzisionslängenmesssysteme mit einem Messbereich von mehr als 5 m und einer auflösung von 0,1 nm arbeiten aufgrund der Nutzung von stabilisierten He-Ne-Lasern als Maß-verkörperung sowie der Korrektur von Umwelteinflüssen mit einer sehr hohen Genauigkeit und sind streng linear. Mittlere systematische Mess-abweichungen von ca. 1,2 · 10-7 werden bei Kalibrierungen dieser Geräte, z. B. in der PTB Braunschweig erreicht. im industriellen Umfeld sind etwas höhe-re Messabweichungen zu erwarten. abb. 1 zeigt das komplette Miniaturin-terferometer mit retroreflektor Mi 5.000 K mit Umweltkorrektur und Lap-top für die Bedien- und auswertesoft-ware. in abb. 2 sind der auf einem Justierge-

lenk montierte sensorkopf mit dem retroreflektor im schutzgehäuse im Detail dargestellt. Der separate sen-sorkopf ist mittels Lichtwellenleiter mit der elektronischen Versorgungs- und auswerteeinheit verbunden. Der sensorkopf enthält alle notwendigen optischen und mechanischen Kompo-nenten des interferometers. Der Messreflektor ist in einem Gehäuse gefasst und wird am Messobjekt befestigt. Mittels singlemodelichtwel-lenleiter wird die Laserstrahlung des frequenzstabilisierten He-Ne-Lasers zum sensorkopf übertragen. Die La-sereinheit ist in der Versorgungs- und auswerteeinheit integriert. Zwei Licht-wellenleiter bringen das optische in-terferometersignal zur auswerteein-heit zurück. Hier erfolgen die opto-

elektronische signalwandlung, die aufbereitung der analogsignale, die interpolation, Triggerung und Zählung der impulse sowie die Berechnung des umweltkorrigierten Längensig-nals. Die ausgabe der Messwerte kann zum einen in Form der inkre-mentalsignale (Encodersignale) oder über ein serielles oder paralleles in-terface erfolgen. Dieser vollständig lichtwellenleitergekoppelte, wärme-quellenfreie sensorkopf ist kompakt aufgebaut und unempfindlich gegen-über elektromagnetischen Feldern. spezielle mechanische und magneti-sche Befestigungselemente erlauben eine schnelle und einfache Montage und Justage des interferometers an der zu vermessenden Maschine. Das betrifft sowohl den sensorkopf als auch den reflektor. Die Justage des interferometers erfolgt durch eine parallele ausrichtung des Messstrah-les zur mechanischen achse, die zu vermessen ist. Ein PsD-aufsatz für den sensorkopf erlaubt dies hochprä-zise in kürzester Zeit. Damit werden Messfehler 1. Ordnung minimiert, eine wesentliche anforderung an genaue Messungen.Durch den modularen aufbau des Miniaturinterferometers kann es ein-fach für den jeweiligen anwendungs-fall modifiziert werden. Die sensor-köpfe sind kundenspezifisch anpass-bar und werden in verschiedenen Materialausführungen angeboten. Die Bedienung und anzeige erfolgt wahl-weise über ein Display oder einen PC mit entsprechender Kalibriersoftware. Wesentliche messtechnische Eigen-schaften der Miniaturinterferometer mit retroreflektor sind:■ Messbereich: > 5 m■ auflösung: 0,1 nm■ Verschiebegeschwindigkeit des

Messreflektors: ≤ 800 mm/s■ Verkippbarkeit des Messreflektors

zum Messstrahl: ± 3°

Miniaturinterferometer für Kalibrierungen

Bei der Kalibrierung von Werkzeugmaschinen, Koordinatenmessgeräten und Positioniereinrichtungen sowie bei der Ausrüstung von Längenmessmaschinen, Dilatometern, Material- und Härteprüfgeräten finden Miniaturinterferometer mit Retroreflektor der Serie MI-K aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften vielfach Anwendung. Anbau und Justage bei Maschinenkalibrierungen, auch bei Schrägachsen, sind durch den LWL-gekoppelten Interferometerkopf in kür-zester Zeit durchführbar. Um den Vor-Ort-Einsatz zu erleichtern, wurde die Ver-sorgungs- und Auswerteeinheit in ihren Abmessungen minimiert und ein Koffer für den komfortablen Transport angepasst.

▲ �Abb. 1: Komplettgerät des Miniaturinterferometers MI 5000 K mit Laptop.

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GEOMETrisCHE sENsOrEN

■ arbeitstemperaturbereich: 15...30 °CBesondere anwendungsvorteile erge-ben sich, weil der sensorkopf keine Wärmequellen enthält; eine Wärme-übertragung auf das Messobjekt fin-det somit nicht statt. aufgrund dieser Merkmale werden Miniaturinterferometer als Einbau-messgeräte in Werkzeugmaschinen, Mess- und Mikroskoptischen, Koordi-natenmessmaschinen, Härteprüfgerä-ten und Materialprüfmaschinen ver-wendet. sie dienen außerdem der Kalibrie-rung anderer Längenmessgeräte (zum Beispiel Glasmaßstäbe) oder als Prä-

zisionslängenmesssystem in For-schung und Entwicklung. Die kompak-ten Miniaturinterferometer der serie Mi-K für hochgenaue Längenmessun-gen und Kalibrierungen zeichnen sich besonders durch folgende Merkmale aus:■ sehr geringe systematische Messab-

weichungen■ rückführbar auf staatliche Normale■ modularer aufbau■ vollständige Lichtwellenleiterkopp-

lung■ einfacher anbau und Justage an un-

terschiedliche Maschinen, auch bei schrägachsen.

► iNFO

autoren:Dr.-ing. Walter schott, Dr.-ing. Denys Dontsov, Dr.-ing. Wolfgang Pöschel

Kontakt:siOs Meßtechnik GmbHam Vogelherd 46 98693 ilmenauTel.: 03677 64470 info@sios.de ∙ www.sios.de

Literatur:W. schott u. a.: »Präzision mit Laserlicht«; Laser+Photonik 1/2003Datenblatt Miniaturinterferometer mit retroreflektor, serie Mi; siOs Meßtechnik GmbH, 2008

▲ �Abb. 2: Sensorkopf mit Justiergelenk und Retroreflektor. ▲ �Abb. 3: Miniaturinterferometer im Transportkoffer.

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