Präzise Umgebungskompensation für industrielle Lasermessgenauigkeit

Renishaw stellte den Umgebungskompensator XC100 um eine automatische Wellenlängenkorrektur für Präzisionsmetrologiesysteme bereitzustellen. Das System dient der modernen Fertigung, der Werkzeugmaschinenkalibrierung sowie Luft- und Raumfahrtbetrieben, in denen atmosphärische Schwankungen die lineare Messgenauigkeit unmittelbar beeinflussen.

Kompensation von Wellenlängenschwankungen in der industriellen Metrologie
Schwankungen von Lufttemperatur, Luftdruck und relativer Luftfeuchtigkeit verändern den Brechungsindex der Luft und verschieben dadurch die operative Wellenlänge von Freistrahllasermesssystemen. Der XC100 begegnet dieser physikalischen Abweichung durch die kontinuierliche Erfassung atmosphärischer Umgebungsparameter in Echtzeit und die automatische Anpassung der Wellenlängenberechnung im Messablauf. Diese automatisierte Kompensation erzielt eine lineare Messgenauigkeit von 0,4 ppm.

Neben der Erfassung von Umgebungsbedingungen integriert das System Sensoren für die Materialtemperatur. Dieser Mechanismus ermöglicht es der Kalibriersoftware, lineare Ausdehnungsmessungen bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen auf die internationale Referenztemperatur von 20°C zu normieren. Bei hochpräzisen CNC-Bearbeitungsprozessen sowie der Verifikation von Koordinatenmessgeräten eliminiert dieses Verfahren thermisch bedingte Messabweichungen zwischen verschiedenen Produktionsschichten.

Sensorarchitektur und Hardwarekompatibilität
Das Gerät lässt sich direkt an bestehende Kalibrierhardware wie das Laserinterferometer XL-80 sowie die Mehrachsenkalibratoren XM-60 und XM-600 anbinden. Die softwareseitige Steuerung erfolgt nativ über die Renishaw CARTO-Software, wodurch Umgebungswerte und mehrachsige Positionsdaten in einem gemeinsamen Prüfdurchlauf erfasst werden.

Um thermische Gradienten innerhalb großer Messvolumina zu erfassen, unterstützt die Hardware frei konfigurierbare Kombinationen aus Luft- und Materialsensoren anstelle starrer Kanalzuweisungen. Ein hochauflösender LCD-Touchscreen dient der direkten Statuskontrolle vor Ort, während flexible Befestigungsoptionen die Montage an Maschinenbetten, Granitmessplatten oder Stativen ermöglichen.

Laut Laurence Rosser, Produktmanager bei Renishaw, gewährleistet das Zusammenspiel aus kontinuierlicher Umgebungsüberwachung und zentralisierter Softwareintegration reproduzierbare Kalibrierergebnisse auch unter wechselnden thermischen Bedingungen im Fertigungsumfeld.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarking, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren.

Lasermesssysteme basieren auf der Edlén-Gleichung, um optische Interferenzstreifen anhand des lokalen Brechungsindexes (n) in absolute metrische Längen umzurechnen. Das Vorgängermodell Renishaw XC-80 wies eine lineare Basisgenauigkeit von 0,5 ppm über einen Einsatzbereich von 0°C bis 40°C auf; damit entspricht der XC100 einer Verbesserung der Gesamtmessunsicherheit um 20 Prozent auf 0,4 ppm.

In der industriellen Fertigungsmesstechnik zählen das Laser-Kalibriersystem Keysight 5530 (unter Verwendung der Umgebungssensorserie E1736A/E1738A) sowie die XD-Laserserie von API zu den vergleichbaren Systemen. Das System von Keysight erreicht bei Kalibrierung mit abgeglichenen Luft- und Materialsensoren unter kontrollierten Laborbedingungen eine Gesamtsystemgenauigkeit von etwa ±pm 0,4ppm bis ±pm 0,5ppm. Während laborfähige homodyne und heterodyn arbeitende Interferometer den Grenzwert von 0,4 ppm ebenfalls erreichen, liegt der technische Differenzierungsfaktor des XC100 in der Kombination aus flexibler Sensorkonfiguration und der Synchronisation mit Mehrachsenkalibratoren in einer feldtauglichen Einheit.

Redigiert von Evgeny Churilov, Induportals Media – Angepasst durch KI.

www.renishaw.com