高精度レーザー干渉式変位センサ

attocube systems

ピコオーダ、超高速(10MHz)、長作動距離(最大5m)、多様な材質や極端環境(超高真空、高磁場)に対応する変位測定干渉計【レーザー干渉式変位センサ】

attocube(アトキューブ)社のレーザー干渉式変位センサは、ターゲットの直線運動を測定します。ファブリーペロー干渉計に基づいた変位測定干渉計で、さまざまな材料や形状に対して高い精度で測定でき、数ミリメートルから最長5メートルに及ぶ長い作動距離を提供します。特許取得のファイバーベース技術で、モジュール式のセットアップと3軸まで構成可能で非常にコンパクトなセンサヘッドが特長です。さらに、振動測定、回転の振れ測定、工作機械の校正にも適用できます。位置信号はクローズドループ位置決めシステムの入力シグナルとして使用できます。
 

変位測定干渉計 レーザー干渉式変位センサ 動画


 

レーザ干渉式変位センサ IDS3010


サブナノメートル精度のコンパクトなモジュール型 レーザー干渉式変位センサです。モジュール式の変位測定干渉計で3軸構成が可能です。一般大気環境から、超高真空、放射線環境といった極端環境下でのチャレンジングなOEM用途においても容易に導入ができます。
 
従来シリーズをさらに小型化、改良したシリーズで、ナノメートル精度の1次元変位(相対変動距離)を測定できます。小型のモジュール設計ですので、幅広いアプリケーションにおける3測定軸(XYZ)に簡単に適合させられます。マシンへの直接の統合も容易で、困難なOEMやシンクロトロン用途に最適です。パッシブ冷却ハウジングは、騒音や振動を最小限まで抑え、他の光学部品や電気部品を干渉しません。
さらにスペースの限られる用途では、ガラスファイバーで接続し、センサーヘッドを遠隔操作することができます。 attocube社のファブリーペロー干渉計技術により、センサヘッド部品を少なくし、より安定した測定を実現しています。 広範なデジタルおよびアナログのリアルタイムインターフェースとプロトコルにより、位置データの送信を簡便化しています。リアルタイムデータ通信用の高速インタフェースには、AquadB、独自のシリアルワード(HSSL)、合成アナログ sin / cos /リニアアナログ出力信号がありご利用可能です。 信号は全て、シングルエンド(LVTTL)または差動(LVDS)のいずれかとして出力できます。

 

 

OEMセンサ 変位測定干渉計・ソリューション


高精度な変位測定が必要なアプリケーション向けに、ご指定の用途に最適化したカスタムコンポーネント、組込モジュール、システムソリューションを提供します。
 
IDS 3010 センサ
測定バンド幅10 MHz
シグナル安定性 (WD: 77 mm)0.110 nm (2 s)
センサ軸数3
動作距離, WD0…5000 mm (センサヘッドにより異なる)
センサ分解能1 pm
センサ再現性2 nm (真空中, WD 10 mm 時)
最高ターゲット速度2 m/s
IDS 3010 コントロールハードウェア
電源12 VDC
消費電力8 W
計測用レーザ光源DFBレーザー (クラス1)
計測用レーザ出力パワー最大 400 µW
計測用レーザー波長1530 nm
アライメント用レーザ光源ファイバカップルLD
アライメント用レーザ出力パワー< 1 mW
アライメント用レーザー波長650 nm
シャーシ55 x 52 x 195 mm3
重量730 g
操作モード
計測モード変位
遠隔操作内蔵ウェブサーバ
出力信号: 変位計測レーザ光 (IR)
出力信号: アライメント用レーザレーザ光 (VIS)
センサアライメント内蔵ウェブサーバ経由
センサ初期化内蔵ウェブサーバ経由
ファクトリーリセットGPIOコネクタ経由
アクセサリ
アクセサリセンサヘッド
ECU 環境補償ユニット
レトロリフレクタ:角度公差の大きいターゲット用
ファイバ:フィードスルーとセンサヘッドの接続用
真空チャンバ用フィードスルー
特注アクセサリ
使用環境
コントローラ一般大気環境
センサヘッド仕様により異なる
IDS レーザ干渉式変位センサヘッドについて
ECU一般大気環境
ソフトウェアドライバ
WEB ブラウザソフトウェアドライバ不要。Ethernet および C#-DLLs 経由で全機能にアクセス可能
インタフェース
アナログsin/cos (リアルタイム), リニアアナログ (リアルタイム, オプション)
デジタルAquadB, HSSL (リアルタイム)
インタフェースバンド幅, sin/cosup to 25 MHz
インタフェースバンド幅, フィールドバスシステムフィールドバスシステムにより異なる
分解能, sin/cos (相対)任意に割り当て可; 1 pm – 224 pm
分解能, AquadB (相対)任意に割り当て可
分解能, HSSL (絶対)8 – 48 bit
分解能, フィールドバスシステム実装プロトコルにより異なる

PTB認証:長距離での精度保証


attocube社のレーザー干渉式変位センサ IDSは、ドイツ国立計量研究所(PTB)によってテストされています。数日間にわたる様々な圧力、湿度、温度条件などで精度が検証され、その結果 attocube社のECU(環境補正ユニット)の高い性能と信頼性が確認されています。

作動距離 10m にわたっての検証では、作動距離 0~3 m 間において系統的な測定誤差が 0.0 ppm と定量化されました。系統的およびランダムな測定誤差からなる総合的な拡張の不確かさ(k=2)も、ほんとど 0.4 ppm 未満を維持します。

サブナノメートルのシグナル安定性が実証済み


IDS センサーは、従来の産業用位置検出製品では前例のない優れた本質的なシグナル安定性(位置の再現性に該当) をもちます。IDS センサーは、作動距離 20 mm、測定帯域幅(真空中)100 nm で、再現性は仕様値 2 nm、代表値はさらに上回る高い性能です。

図は、液体ヘリウム温度(-269°C)に冷却されたチタンキャビティ上での IDS3010 による位置安定性の実測値です。温度は数ミリ度に安定化されており、熱による膨張・収縮を低減しています。プロットは、帯域幅 100Hz で 20時間記録した長さ 77 mm のロングキャビティの位置検知データです。この測定の標準偏差は 55 pm です。

環境補償(オプション)


ある環境条件で動作する干渉計デバイスは、その気温、気圧、湿度の変動によって引き起こされる屈折率の変動の影響を受けます。これらのパラメータの影響は大きく、1メートル当り 500μm の偏差に相当する 測定偏差 500ppm にも及ぶ可能性があります。

これらの誤差を補正するため、attocube社では環境パラメータを正確に測定し、実際の屈折率 n(t) を決定する環境補正ユニット (ECU) を提供しています。これにより環境への影響を 1ppm まで補正でき、空気中での高精度で正確な測定が可能になります。

図は一定の条件下でセンサ-ターゲット間隔を変えて測定した変位です。プロットでは、移動距離 1m (補正無し) で変位検知エラーが 246 μm が示されています。

IDS レーザ干渉式変位センサヘッドについて


IDS レーザ干渉式変位センサヘッドは、アプリケーションに応じてカスタマイズが可能です。
推奨アプリケーション、推奨材料もご紹介します。

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