全自動(dòng)線紋尺檢測(cè)設(shè)備

線紋尺 (Line scale) 一般由玻璃制成败徊，表面上準(zhǔn)確地刻有等間距平行線谴古，通常配置在比長(zhǎng)儀、顯微鏡层筹、測(cè)量?jī)x器等長(zhǎng)度測(cè)量設(shè)備上苦频，作為測(cè)量距離和行程精度的重要參考基準(zhǔn)。測(cè)量線紋尺上的刻度距離需要高精度儀器风踪，測(cè)量分辨率往往要求達(dá)到納米級(jí)梧杠，任何微小的環(huán)境因素所造成的誤差都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。附屬于香港特別行政區(qū)政府創(chuàng)新科技署的標(biāo)準(zhǔn)及校正實(shí)驗(yàn)所 (SCL) 設(shè)計(jì)并制造了一臺(tái)全新線紋尺測(cè)量系統(tǒng)也菊，其采用雷尼紹XL-80激光干涉儀補(bǔ)償測(cè)量過(guò)程中因測(cè)量機(jī)臺(tái)架設(shè)位置偏移所導(dǎo)致的誤差啤都。

香港特別行政區(qū)政府創(chuàng)新科技署轄下的標(biāo)準(zhǔn)及校正實(shí)驗(yàn)所負(fù)責(zé)制定和維護(hù)香港地區(qū)的物理測(cè)量參考標(biāo)準(zhǔn)，并為本地的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)量?jī)x器使用者提供校正服務(wù)揽宵，以確保其準(zhǔn)確執(zhí)行測(cè)量工作溃锤，且能正確溯源至相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外脐拄，標(biāo)準(zhǔn)及校正實(shí)驗(yàn)所還為檢測(cè)及認(rèn)證行業(yè)實(shí)驗(yàn)室提供能力驗(yàn)證服務(wù)灿拗，以證明他們具備相應(yīng)的技術(shù)能力。

線紋尺測(cè)量系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)

測(cè)量線紋尺上的刻度精度簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是測(cè)量被測(cè)線與參考線（一般是零位）之間的距離醇樱，結(jié)合影像分析和激光補(bǔ)償技術(shù)侍上，系統(tǒng)可計(jì)算并調(diào)整數(shù)據(jù)（線紋）讀取位置，從而減少阿貝誤差 (Abbe error)郎哭。不過(guò)在實(shí)際操作中他匪，該系統(tǒng)往往需要將更多實(shí)際環(huán)境因素以及其他不確定性計(jì)算在內(nèi)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須有效地對(duì)各種環(huán)境和人為因素所引起的誤差進(jìn)行補(bǔ)償彰居。SCL所研發(fā)的線紋尺測(cè)量系統(tǒng)主要由光學(xué)防震平臺(tái)诚纸、移動(dòng)平臺(tái)撰筷、攝像頭陈惰、顯微鏡、像素計(jì)算程序毕籽、光學(xué)鏡組（包括分光鏡抬闯、反射鏡）及雷尼紹激光干涉儀組成。線紋尺的長(zhǎng)度測(cè)量范圍為0.01 mm到750 mm关筒，而系統(tǒng)的測(cè)量不確定度僅為0.15 - 0.41 nm溶握。

線紋尺測(cè)量系統(tǒng)配置了一臺(tái)雷尼紹XL-80激光干涉儀，用于對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的阿貝誤差進(jìn)行補(bǔ)償蒸播。系統(tǒng)中的移動(dòng)平臺(tái)采用以壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣軸承平臺(tái)睡榆，全長(zhǎng)800 mm行程的直線度為0.9 um，重復(fù)精度達(dá)20 nm袍榆；最大扭擺栽铁、俯仰和滾擺角誤差分別為+/-0.5角秒。由于SCL位于大廈的35層，風(fēng)和道路交通引起的振動(dòng)會(huì)影響測(cè)量精確度判原，因此必須將系統(tǒng)放置在光學(xué)防震平臺(tái)上锉纹。在環(huán)境補(bǔ)償方面，系統(tǒng)配置了空氣壓力今天、空氣溫度残宽、材料溫度和濕度傳感器。被測(cè)線紋尺放置在以光學(xué)平臺(tái)為基體的固定式獨(dú)立測(cè)量平臺(tái)上置悦，而攝像頭和顯微鏡則架設(shè)在可移動(dòng)龍門式平臺(tái)上父吧，目的是協(xié)助系統(tǒng)準(zhǔn)確定位線紋的位置。因?yàn)槊織l線紋都有一定的寬度捂旨，以線紋的中心線作為其位置可提升整體測(cè)量精度棘魏。換句話說(shuō)，借助影像技術(shù)宝各，系統(tǒng)可找出線紋的中心線并定義為線紋最終位置烹豫。

執(zhí)行測(cè)量時(shí)，移動(dòng)平臺(tái)根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)移動(dòng)并停留在被測(cè)線紋的默認(rèn)位置婴削。停頓后廊镜，激光干涉儀讀取位置數(shù)據(jù)，同時(shí)攝像頭拍攝目標(biāo)線紋的影像進(jìn)行分析唉俗，得出當(dāng)前位置（以像素值顯示與零位的距離）并與實(shí)際計(jì)算距離進(jìn)行比對(duì)嗤朴，系統(tǒng)根據(jù)差值指示移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行位置微調(diào)。干涉儀再次讀取位置數(shù)據(jù)虫溜。整個(gè)程序需要重復(fù)多次直到差值在特定像素值范圍內(nèi)雹姊，從而得出最終的線紋位置。

XL-80在系統(tǒng)中的應(yīng)用

阿貝誤差簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是測(cè)量軸與被測(cè)工件運(yùn)動(dòng)軸之間的偏移所產(chǎn)生的誤差衡楞，我們?nèi)粘Ｋ玫挠螛?biāo)卡尺是典型例子之一吱雏。在使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量時(shí)，夾住被測(cè)物的兩個(gè)端點(diǎn)與測(cè)量軸之間一定會(huì)出現(xiàn)偏移情況瘾境，從而產(chǎn)生誤差歧杏。對(duì)于千分表來(lái)說(shuō)，由于測(cè)量軸和被測(cè)工件的軸在同一條線上迷守，因此阿貝誤差為零犬绒。

雷尼紹XL-80激光干涉儀在系統(tǒng)中所扮演的角色是補(bǔ)償測(cè)量系統(tǒng)中的誤差，無(wú)論是移動(dòng)平臺(tái)的直線度脯纽、線紋尺的放置位置等吝，還是反射鏡的位置等，在架設(shè)時(shí)都難免會(huì)存在角度偏擺尽架，導(dǎo)致在測(cè)量時(shí)出現(xiàn)所謂的阿貝誤差泽中。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上使用激光干涉儀屋赌，以對(duì)稱形式在移動(dòng)平臺(tái)兩邊的軸上進(jìn)行測(cè)量，任何因角度偏移所導(dǎo)致的阿貝誤差值改變都會(huì)被另一邊軸的激光所補(bǔ)償炮惕。而干涉儀的架設(shè)采用了典型的線性測(cè)量配置瓜坎，激光束通過(guò)分光鏡S分成兩路，一路形成參考光束經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡T及反射鏡R回到激光源探測(cè)器射贡，另一路則通過(guò)轉(zhuǎn)向鏡T1瞪歹、T2、T3及反射鏡R形成長(zhǎng)度變化的測(cè)量光束演苍。另外蛇热，XL-80干涉儀在測(cè)量過(guò)程中也補(bǔ)償了因環(huán)境造成的潛在誤差，其內(nèi)置的壓力和濕度傳感器精度分別達(dá)1 mbar和6% RH氧吐，外置的材料和空氣傳感器精度分別達(dá)0.1和0.2度讹蘑。數(shù)據(jù)顯示，在干涉儀的幫助下筑舅，系統(tǒng)整體減少約95%的阿貝誤差座慰。

選擇合適的激光干涉儀----

就激光干涉儀而言，線性測(cè)量的精度不僅與激光頻率的穩(wěn)定性有關(guān)翠拣，同時(shí)也取決于激光波長(zhǎng)的已知精度版仔。而在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，激光束通過(guò)空氣時(shí)误墓，空氣折射率往往會(huì)對(duì)激光波長(zhǎng)產(chǎn)生影響蛮粮，由于折射率隨著空氣（非真空環(huán)境）的溫度、氣壓和濕度而變化谜慌，因此必須對(duì)激光波長(zhǎng)進(jìn)行補(bǔ)償以降低最終的測(cè)量誤差然想。補(bǔ)償器通過(guò)傳感器測(cè)量工作環(huán)境的各個(gè)參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算這些參數(shù)對(duì)空氣折射率的影響欣范，并調(diào)整激光讀數(shù)以補(bǔ)償激光波長(zhǎng)的變化变泄，無(wú)需用戶干預(yù)和經(jīng)常對(duì)補(bǔ)償進(jìn)行更新。

雷尼紹XL-80激光干涉儀是目前市場(chǎng)上真正快速熙卡、精確巷科、便攜的校準(zhǔn)系統(tǒng)冠八。精確穩(wěn)定的激光源和準(zhǔn)確的XC-80環(huán)境補(bǔ)償器选曼，保證了±0.5 ppm（在空氣環(huán)境中）的線性測(cè)量精度。系統(tǒng)以高達(dá)50 kHz的頻率讀取數(shù)據(jù)串题，最高線性測(cè)量速度可達(dá)4 m/s失傍，即使在最高速度下線性分辨率仍可達(dá)1 nm。所有測(cè)量選項(xiàng)（不僅是線性）均采用干涉法測(cè)量宽舱，確保所記錄數(shù)據(jù)的精度民沈。XL-80配備先進(jìn)还凸、易用的人性化操作軟件，為用戶提供最全面的機(jī)器校準(zhǔn)方案浸速。

關(guān)于雷尼紹

雷尼紹是世界領(lǐng)先的工程科技公司之一童盏，在精密測(cè)量和醫(yī)療保健領(lǐng)域擁有專業(yè)技術(shù)。公司向眾多行業(yè)和領(lǐng)域提供產(chǎn)品和服務(wù)—從飛機(jī)引擎就灸、風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)制造呛疫，到口腔和腦外科醫(yī)療設(shè)備等。此外泡嘴，它還在全球增材制造（也稱3D打痈Χ鳌）領(lǐng)域居領(lǐng)導(dǎo)地位，是英國(guó)唯一一家設(shè)計(jì)和制造工業(yè)用增材制造設(shè)備（通過(guò)金屬粉末“打印”零件）的公司酌予。

雷尼紹集團(tuán)目前在35個(gè)國(guó)家/地區(qū)設(shè)有70多個(gè)分支機(jī)構(gòu)磺箕，員工逾4,500人，其中3,000余名員工在英國(guó)本土工作抛虫。公司的大部分研發(fā)和制造均在英國(guó)本土進(jìn)行松靡，在截至2018年6月的2018財(cái)年，雷尼紹實(shí)現(xiàn)了6.115億英鎊的銷售額建椰，其中95%來(lái)自出口業(yè)務(wù)击困。公司最大的市場(chǎng)為中國(guó)、美國(guó)广凸、德國(guó)和日本阅茶。

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