实时生产过程产生总会有误差,而误差将会导致产品质量下降。这种误差的出现增加了额外的生产成本,更甚者会影响客户对产品的信心。光学传感器在质量控制方面可以将此类风险减到最小,使产品达到较高的质量标准。
IDS系列位置测量光学传感器添加光学准直镜,适合产品性能测量,减小多种应用误差。在常规平移台标准检测中,重复精度是评估这款平台的重要参数之一。IDS3010干涉测量传感器可用于质量控制设备中,测量标准平台的重复特性。IDS3010提供一个快速高精度目标值相对测量方案。在1m距离内被测物最大运动速度可达2m/s。这款高稳定性传感器最大的优点在于它可以工作在极端环境中,如真空,超低温以及强磁场环境。将整套测试设备安装到真空腔体内可以较好的减小温漂。
基于IDS3010的纳米平移台质量控制方案
Using the IDS3010 Optical Interferometer in Quality Control of a Nanopositioner
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图1:机构原理图。在重复精度测试机构中,ECS3030的外部参考为干涉仪传感器探测头。
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图2:上图:在ECS3030平移台运动轴方向上位置测量误差。每一个点为同一方向上连续两个运动点之间的位置误差。测试设备为外部干涉位置传感器IDS3010。
底部:直方图。标准偏差σ约为13nm。
ECS3030平移台完全自动化测试
ECS3030闭环控制平移台采用ECC100闭环控制器,在常温和真空环境下测试了其重复精度。在4 × 10-7 mbar真空下测量结果如下。
ECS3010内置分辨率为1nm的光栅尺。通过ECC100控制器控制运动,20mm行程下重复精度R优于50nm。为了测量这个参数,在同一个面包板上安装了IDS3010干涉位置传感器作为这个平移台电机的外部参考。传感器安装在一个铝制法兰上。为了将温度干扰减小到最低,在真空中进行测量。测试过程中,通过编程控制电机重复到全行程下的随机位置点。在到达某一位置下,电机运动1mm,通过程控回到同样的位置上。采用IDS3010传感器作为一个外部参考,测量了这两步下的实际位置值误差。在每个测量后有1s的等待时间,减少残余振动带来的误差影响。
测试结果显示了全行程下位置误差程均匀分布(见图1)。从图中可观察到行程两端的误差略微增大。图2中是数据统计直方图。偏差值σ的均方根值为13.2nm。这个微小的不对称以及中间位置偏差约为Δ ≈ 9 nm。中间位置值总是向正限位,而测量方式也是向正限位。因此出现了该偏差。从数据中可知,平台重复性符合重复性R小于50nm标准。
结论
通过IDS3010传感器测量ECS3030重复性参数,这个测量步骤属于质量控制的一部分。这款简易便捷的传感器可以集成到产品中,也可以用于高产能的质量控制中。