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레이저 간섭계 엔코더를 사용해야 하는 이유

높은 정밀도

레이저 간섭계는 현재 정밀도 피드백에 사용되는 가장 진보된 기술로, 최고의 분해능과 정확도를 제공할 수 있습니다. 아래 도표는 다양한 기술을 정확한 스케일에 맞추는 방법을 보여줍니다.

레이저 엔코더 이미지를 사용해야 하는 이유

비접촉식 측정

다른 기술은 물리적인 스케일에 의존하므로 사용으로 인한 마모를 피할 수 없습니다. 비접촉 레이저 간섭계 측정 방식은 시스템의 기계적 마모를 유발하지 않습니다.

측정 대상 지점

장착 편의를 고려하여 대부분의 리니어 엔코더가 포지셔닝 스테이지 안에 "내장"되면서 공작물로부터 약간 멀어지기 때문에 오차를 유발하는 요인이 됩니다("아베 오차"라고도 함). 실제 스케일이 없는 레이저 간섭계는 대상 지점에서 변위를 직접 측정하도록 장착할 수 있습니다.

Renishaw 레이저 시스템을 사용해야 하는 이유

탁월한 파장 안정성

레이저 간섭계 기술을 사용할 때 측정 거리를 나타내는 기본적인 단위는 파장입니다. 따라서 파장 안정성이 측정 반복정도와 직접적으로 연관됩니다. Renishaw에서는 가능한 최고의 파장 안정성 기준을 충족하기 위해 국립물리학연구소(National Physics Laboratory, NPL) 인증 튜브를 기준으로 한 레이저 튜브를 사용합니다. 그 결과, Renishaw의 레이저 간섭계는 반복정도에서 가장 성능이 뛰어납니다.

시간대RLU20RLU10HS20
1분±1 ppb±10 ppb

-

1시간±2 ppb±0.05 ppm

-

8시간±20 ppb±0.05 ppm±0.05 ppm (8시간)


기본적으로 높은 분해능

Renishaw 엔코더의 측정 기준은 국제적으로 공인되는 헬륨-네온(HeNe) 파장입니다. 633 nm에서 일반적인 옵틱 엔코더보다 정밀한 피치입니다. 이를 바탕으로 Renishaw 엔코더가 높은 분해능(최고 9.64 pm)을 쉽게 달성할 수 있습니다.

오차 최소화

Renishaw 레이저 인코더 혁신적인 설계에 여러 가지 원인에서 비롯되는 오차를 최소화하여 최고 정밀도에 도달하기 위한 다양한 첨단 기술이 채용되고 있습니다. 이러한 기술에는 변화하는 환경에서 파장 변동을 보정하는 다양한 환​​경 보정 시스템, 최저 SDE(<± 1 ㎚) 및 첨단 레이저 파장 안정화 방식을 가능하게 하는 정교한 전자 설계 및 광학 방식이 포함됩니다.

다양한 데이터 형식 지원

Renishaw 레이저 엔코더는 디지털 데이터 형식의 고유한 아날로그 신호 및 다양한 분해능 옵션을 포함하여 여러 가지 출력을 제공합니다. 따라서 많은 시스템에 정밀도 피드백을 유연하게 통합할 수 있습니다.

Renishaw 레이저 엔코더(RLE)를 사용해야 하는 이유

빠른 셋업과 간편한 정렬

XY 스테이지의 RLE 시스템

기존의 레이저 간섭계는 별도 레이저 헤드, 간섭계, 역반사경, 검출 장치를 사용하는 방식입니다. 서로 분리된 이러한 구성 장치들 사이를 레이저 빔이 통과하는데, 여러 대의 빔 분리기와 빔 벤딩기가 복잡하게 얽혀 형성되는 대형 시스템이므로 보통 셋업, 정렬 및 유지 관리가 어렵고 작업 시간이 많이 소요됩니다.

RLE는 광섬유를 사용하여 원격 실행 장치로 직접 레이저 빔을 전달하는데, 원격 장치에는 간섭계 광학기 및 검출기도 내장되어 있습니다. 이러한 방식을 채택하여 RLE는 통합 시간과 통합 비용을 최소화하는 수많은 주요 장점들을 제공합니다.

  • 모션 시스템에 미러/반사경만 탑재하고 측정 기준으로 소형 발사체(RLD)를 사용하므로 시스템이 차지하는 면적이 크게 감소합니다.
  • 측정 축에서 원격으로 레이저 헤드를 장착할 수 있기 때문에 기계 작업 영역 안에서 열원 유발 염려가 없습니다.
  • 복잡한 빔 통과 광학기가 불필요하게 되어 정렬 작업이 두 가지 구성품(RLD와 측정 옵틱)으로 간소화됩니다.
  • 각 발사체에 통합된 빔 유도기가 모션 축에 신속한 정렬이 가능하도록 빔을 조정합니다.

고분해능

엔코더의 피치와 마찬가지로, 레이저 간섭계는 파장이 분해능의 정밀도를 결정합니다. 633 nm 파장의 레이저를 기준으로 Renishaw 레이저 간섭계는 최소 SDE(보간 오차)로 기본적인 높은 분해능에 도달할 수 있습니다.

탁월한 성능

RLE의 성능이 시스템 정확도만 높여주는 것은 아닙니다. 첨단 신호 처리기가 장착되어 있어, 최대 4 m 축 길이에 대해 최고 2m/sec 속도에서의 나노미터 미만 수준의 분해능도 제공합니다.

HS20을 사용해야 하는 이유

열악한 환경에서 작업 가능

HS20 적용 분야

IP43 표준에 따라 HS20의 견고한 양극 산화 알루미늄 엔클로저 안에 내장 옵틱과 전자 부품을 밀봉합니다. 따라서 먼지, 오일, 파편과 물이 끊임없이 발생하는 열악한 공작기계 작업장에서 HS20을 작동할 수 있습니다.

무료 배기 시스템을 사용하여 레이저 측정 경로를 따라 발생하는 상의 난류를 최소화하고 장애물이나 먼지로부터 외장 간섭계 옵틱을 보호할 수 있습니다. 이 방식은 간섭계 시스템의 최적 신호 강도 레벨과 수명 연장을 유지하는 데 도움이 됩니다.

고성능

HS20은 나노미터 수준의 분해능과 2 m/s 수준의 빠른 속도로 최대 60 m 범위에서 위치를 결정할 수 있으며, 직접 레이저 헤드로부터 아날로그 및 디지털 직각 위상으로 사용 가능합니다.

간편한 셋업

레이저 간섭계 시스템의 다양한 구성품을 정렬하는 작업이 상당히 까다로워서, 몇 시간씩 걸리기도 합니다. 견고하고 사용하기 간편한 정렬 장치(HS20 정렬 플레이트 사용)을 채용함으로써 Renishaw는 간편하게 HS20를 셋업해 시간을 절약할 수 있도록 지원합니다.