レーザ干渉式変位センサ IDS3010

attocube systems

サブナノメートル精度のレーザー干渉式 小型リニア変位センサ。モジュール式で3軸構成可能

attocube レーザー干渉式センサ概要

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サブナノメートル精度のレーザー干渉式 小型リニア変位センサ。モジュール式で3軸構成可能

attocube(アトキューブ)社の IDS3010 レーザー干渉式変位センサは、同社の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。

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, WD 0…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
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/cos up 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

IDS3010 性能検証例

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)によるテストされています。数日間にわたって様々な圧力、湿度、温度条件で精度が検証され、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も確認されました。

 

作動距離 10m にわたっての検証では、作動距離 0~3 m 間で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不確かさ(k=2)も、ほとんど 0.4 ppm 未満を維持しました。


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。


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