APIs Multi-Tracker-Messlösung reduziert asphärischen optischen Fehler um 80%
Radian Pro Laser Tracker verhilft IOE zum technischen Durchbruch bei der Messung großer Spiegel
Asphärische Linsen und Spiegel werden mit Abmessungen und Oberflächen hergestellt, die nicht perfekt sphärisch oder zylindrisch sind. Diese Eigenschaften reduzieren die sphärische Aberration und andere Abbildungsfehler, was zu weniger komplexen optischen Systemen führt. Diese Vorteile haben dazu geführt, dass großflächige asphärische optische Systeme für die astronomische Beobachtung und die Weltraumoptik immer gefragter geworden sind. Aber die zusätzlichen Eigenschaften, die die Linsen und Spiegel asphärisch machen, erhöhen die Komplexität des Aufbaus, der Herstellung und der Qualitätssicherungsprozesse, insbesondere bei den Maßstäben und Toleranzen, die für die Weltraumbeobachtung erforderlich sind. Um diesen technischen Engpass zu überwinden, arbeitete das Institute of Optics and Electronics (IOE) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften mit API zusammen, um ein Messsystem zu entwickeln, das mehrere Laser Tracker verwendet, um die Schwingarm-Konturerkennung für eine hochpräzise Positionserkennung anzuwenden. Bei diesem Prozess wird der Radian Pro Laser Tracker von API verwendet:
- Realisierung von 6 Freiheitsgraden (6 DoF) zur dynamischen und hochpräzisen Vermessung des Messobjekts
- Reduzierung der Messunsicherheit von 11,8″ auf 2,4″
- Verbesserung der Messgenauigkeit um fast das Fünffache
Das IOE, auch bekannt als das Chengdu Institute of Optics and Electronics, wurde 1970 gegründet. Seit seiner Gründung hat das IOE viele bedeutende Errungenschaften in den Bereichen adaptive Optik, Strahlsteuerung, angewandte Optik usw. erzielt und über 500 wissenschaftliche Forschungspreise erhalten, darunter die Hauptpreise des National Science and Technology Progress Award. Mit Unterstützung von Chinas nationalem „863“- und „Light of the West“-Programm machte sich das IOE daran, den Herstellungsprozess für großflächige asphärische Linsen und Spiegel zu verbessern, indem es das Arbeitsvolumen der Drehachse des Schwenkarms misst.
Forscher von IOE kontaktierten API, um ihre Radian Laser Tracker-Serie zu besprechen und gemeinsam entwickelten API und IOE ein hochpräzises Messsystem, das vier Laser Tracker verwendet, um das Arbeitsvolumen der Drehachse des Schwenkarms zu berechnen. Der Aufbau mit vier Laser Trackern löste das Problem der geringen Genauigkeit bei Verwendung eines einzelnen Laser Trackers für dieses Arbeitsvolumen.
Aufbau des Systems
1. API Radian Pro Laser Tracker
Der Radian Pro Laser Tracker von API ist mit ADM- (Absolutlaser) und IFM- (Interferometrie-Laser) Lasern ausgestattet. Der IFM-Interferometrie-Laser ist der Standard für die Längenmessung, der eine hohe Präzisionsgarantie und Datenrückverfolgbarkeit für das gesamte System bietet.
2. TTL (oder anderes) Daten-Synchronisations-System
Ein Daten-Synchronisations-System ist ein Gerät, das mehrere Laser Tracker zum gleichzeitigen Sammeln von Daten ansteuern kann. In diesem System befindet sich ein spezieller Signalgenerator, der mit Hilfe des Impulssignals die Tracker anweist, gleichzeitig Daten zu erfassen. Der Benutzer kann die ausgewählten Tracker während der Messaufgabe gemeinsam auslösen.
3. API-Software für die synchrone Signalverarbeitung
Diese Software wurde von API erfunden und dient zur Analyse der Daten, die von den mehreren Trackern erfasst werden. Die Software kann verschiedene Kundenanforderungen erfüllen, einschließlich der Vereinheitlichung der Koordinaten mehrerer Tracker, der Definition der Koordinaten des Ziels und der synchronen Analyse der erhobenen Daten.
Als Präzisionsmessgerät im Mikrometerbereich (μm) wurde die Messgenauigkeit des Laser Trackers in den letzten drei Jahrzehnten von vielen fortschrittlichen Fertigungsindustrien anerkannt und in verschiedenen Schlüsselprojekten weltweit eingesetzt. Mit einem einzelnen Laser Tracker können ultrahochpräzise Messungen durchgeführt werden, aber in einigen Bereichen der Feinwerktechnik mit strengeren Anforderungen an die Messgenauigkeit kann die Multi-Tracker-Lösung die Messgenauigkeit weiter verbessern.
Die Quelle des Messfehlers bei einem einzelnen Laser Tracker liegt zu 90 % im Winkelfehler. Bei einer Multi-Tracker-Messlösung messen mehrere Laser Tracker gleichzeitig einen Punkt und berechnen die Position dieses Punktes anhand der Daten, die über die eigene Position des Trackers sowie den Standort des Punktes gesammelt wurden, um den Tracker-Winkelfehler maximal zu vermeiden und relativ genauere Messdaten zu erhalten.
Fazit
Unter Verwendung mehrerer Radian Pro Laser Tracker führte das IOE räumliche Aufstellungsmessungen und Messalgorithmusforschung durch. Die Messunsicherheit wurde von U=11,8″ auf U=2,4″ verringert und die Messgenauigkeit um fast das Fünffache verbessert. Auf dieser Grundlage wurde der erste praktische technische Prototyp auf Basis der Schwenkarm-Profilerfassungstechnologie entwickelt, der die Anforderungen der tatsächlichen technischen Messungen erfüllen kann.
Derzeit gibt es keine anderen Berichte über solche praktischen Prototypen in China.
Die Arbeit von IOE und API ist nur ein Beispiel für eine Multi-Tracker-Messlösung, die die dynamische 6-DoF-Hochpräzisionsmessung und -überwachung eines Targets realisiert und die Messgenauigkeit erheblich verbessert. Wenn Sie mehr über Multi-Tracker-Anwendungen oder andere Produkte und Dienstleistungen von API im Bereich der dimensionalen Messtechnik erfahren möchten, klicken Sie hier um Kontakt zu einem Metrologie-Experten von API aufzunehmen.
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Vier Laser Tracker messen große Asphärenspiegel mit hoher Präzision
