Charakterisierung von Linearführungen mit Mehrstrahlinterferometern

Abstract:
Die Kenntnis der Ablaufgenauigkeit von Linearführungen ist entscheidend für ihren Einsatz in Präzisionspositioniersystemen. Nach gegenwärtigem Stand der Technik wird die lineare Position interferometrisch bestimmt. Die Nick- und Gierbewegung des Führungsschlittens wird entweder mit Interferometern zur Winkelmessung oder mit Autokollimationsfernrohren ermittelt. Die Messung der einzelnen Bewegungskomponenten erfolgt in diesem Fall in mehreren Messungen. In diesem Artikel wird ein Dreistrahlinterferometer zur Messung langer Linearachsen vorgestellt. Dieses Messsystem ermöglicht die simultane Erfassung der linearen Position und des Nick- und Gierwinkels aus drei einzelnen Positionsmessungen. Dies ermöglicht eine Reduktion der erforderlichen Messungen und erlaubt darüber hinaus die Korrektur der durch einen Abbe-Offset entstehenden Messabweichungen. Durch die hohe Synchronität der Auswerteelektronik entsteht bei der Winkelmessung kein Nachteil gegenüber Systemen mit optischer Differenzbildung, es kann jedoch aus den einzelnen Positionsmessungen die Lage des Drehpunkts als zusätzliche Information gewonnen werden. Durch integrierte optoelektronische Sensoren wird eine Korrektur des geometrischen Cos-Fehlers ermöglicht, der bei herkömmlichen interferometrischen Messanordnungen zu wesentlichen Messabweichungen führen kann.