案例6:用2个光纤单轴干涉仪测量运动台X和Y

上海拍频光电
2024-10-01

一)光纤双频激光干涉仪系列简介

上海拍频光电科技有限公司(以下简称上海拍频光电)开发的FDI光纤双频激光干涉仪系列产品,结合了光纤传输的便捷性和双频干涉技术的高精度等优点。按干涉仪工作方式分为光纤单轴干涉仪光纤探针干涉仪光纤差分干涉仪等几种。下面介绍光纤单轴干涉仪的典型应用场景——二维运动台的测量和闭环反馈。


二)二维运动台位置测量系统方案

众所周知,二维运动台在运动过程中需要有位移传感器对其X、Y位置进行实时测量,并将测量结果实时进行闭环反馈。传统的二维运动台大多采用两套光栅尺分别进行X和Y位置测量,但光栅测量有其局限性:1)光栅尺自身测量精度不够;2)光栅大多情况都贴在运动台边沿,因此会导致比较大的阿贝误差。因此,在一些高端二维运动台里面,已经开始逐步采用光纤干涉仪进行位置测量,系统方案如下图。在运动台的X和Y方向粘接一根长条反射镜,分别用一个光纤单轴干涉仪对其位置进行测量,干涉信号进入双频干涉控制器进行处理,解调出位置信息,并通过网口、SinCos、ABZ或者BISS等协议输出,即可用于上位机软件显示,也可直接接入电机驱动器进行运动台闭环反馈。


图1 光纤单轴干涉仪测量二维运动台


三)系统配置

图1的测量方案配置清单如下表。

表1 测量系统配置清单

序号名称型号数量备注
1双频干涉控制器FIC021提供2通道的光源和信号解调
2光纤单轴干涉仪FPIF0104R2光纤长度3米,其它长度可定制
3长条反射镜定制2长条镜尺寸需根据运动台最大行程定制



四)主要技术指标

主要技术指标如下表。

序号指标名称参数备注
1测量自由度2
2光学分辨率387.5 nm即未经过电子细分的SinCos信号
3系统分辨率0.378 nm
经过电子细分之后的ABZ信号
4量程500 mm局限于被测长条反射镜的长度
5最大测量速度1 m/s
6输出通讯协议网口、SinCos、ABZ、BissC



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