角锥棱镜

研究背景 驱动工程行业中的部件需要测试多种机械特性，例如，需要检查齿轮箱的长期平滑度、同步性、齿隙、扭转刚度、摩擦行为和机械弹性[1,2]。测试实验室通常配备各种测试台，以便于在接近真实世界的条件下分析齿轮，确定并确保其技术特性。 WITTENSTEIN alpha是attocube母公司WITTENSTEN SE的战略业务部门，负责精度需求超高的机电伺服驱动系统的开发和机械生产。WITTENSTEIN在垂直线性运动测试台上使用了attocube的皮米精度激光干涉仪-IDS3010。IDS3010能够提供皮米分辨率，1MHz的数据输出，可有效帮助测试齿轮齿条传动系统中行星齿轮箱机械参数的长期稳定性。 实验装置 试验台包含沿垂直轴移动的400 kg负载质量。该负载与齿轮齿条系统相连，齿轮齿条系统由WITTENSTEIN alpha齿轮箱和伺服电机驱动组成。传统的玻璃标尺在精度、灵活性和检测高频振动方面十分受限，无法收集该测试台所需的所有数据。为了更好地了解变速箱的性能，需要精度更高且易于集成到现有装置中的设备。皮米精度激光干涉仪-IDS3010具有皮米级精度、紧凑的传感器头和模块化设计、通过光纤传输激光等特性，工程师将其集成到装置中并实现了快速安装和快速对齐。在开始整合两小时内，使用IDS3010在整个0.747米的工作范围内完成了测量。图1显示了测试台，包括安装在400 kg重量上的角锥棱镜和M12/C7.6准直传感器头，同时以1 MHz带宽从IDS3010读取模拟Sin/Cos数据。 Figure 1: Test bench for mechanical load tests of a gearbox 测试结果分析 图2显示了工作范围内几个周期的位移数据。如下图（a）所示，循环结果接近正弦曲线；图（b）是运动的转折点放大的曲线数据。高分辨率位移数据为同步和传动误差的齿轮箱行为提供了新证据。探索纳米级细节的能力为频率和运动分析提供了新的机会。通过IDS3010和进一步优化，可以可视化完成行星齿轮箱中单齿的影响。此外，如图（e）所示，两种方法的差异表明，玻璃尺读数提供的测量数据准确性较差。两个信号之间差异的周期性明显，表明不是由于噪声或变化造成的数据误差，而是因为玻璃尺编码器位于远离感兴趣的测量点和玻璃刻度不精确。此外，IDS3010及其光学组件具有更明显的优点，例如紧凑的传感器头和质量可忽略的角锥棱镜。 Figure 2: Displacement data of the weight moved by the gearbox. (a) shows the position of the mass that was measured with the IDS3010. (b) is a 160 000 times magnified segment of a) to show the precision of the interferometric measurement. (c) is the speed measurement of the weight movement obtained from the data of a). (d) is the same measurement as a) but with an optical linear encoder – which looks similar until one looks at the detail of the difference – as seen in plot (e).结论 综上所述，IDS3010提高了测试台的精度和分辨率。基于激光的测量和小型化组件对无限接近感兴趣的点进行测量成为可能，且不会影响整个装置的运动行为。这使得测试和开发工程师能够确定更多无法使用玻璃尺检测到的机械和摩擦现象。此外，IDS3010紧凑的设计、易于安装和快速对准的特性，允许在一个实验室内的多个测试台上灵活应用和集成。由于IDS3010可测量长达5米的工作距离，多达三个的光轴，因此干涉仪也可用于更大的测试台。 References [1] R. Russo, R. Brancati, E. Rocca: “Experimental investigations about the influence of oil lubricant between teeth on the gear rattle phenomenon”, Journal of Sound and Vibration, Volume 321, Issues 3-5, 2009, Pages 647-661.[2] Y. Chen, A. Ishibashi: “Investigation of the Noise and Vibration of Planetary Gear Drives”, GEAR TECHNOLOGY, Jan/Feb 2006.相关产品1、皮米精度激光干涉仪-IDS3010

1. 前言智能设备的功能日益多元化，如人脸识别、测距、AR功能等。其中，相机在追求高分辨的同时，还要求外形小巧、高倍率变焦。传统相机镜头通过与智能设备垂直放置，实现高倍变焦，但变焦倍率越高，所需焦距越长，需要占用一定的纵深空间安装镜头，造成镜头部分较厚。图1 传统镜头示意图现在大多数手机制造商通过搭载潜望镜式镜头，实现了相机的小巧与高倍率变焦。潜望镜式镜头平行于智能设备安装，并通过棱镜改变光路方向，将焦距所需要的厚度转化为与智能设备平行的长度，同时实现了超薄化与高倍率变焦。图2 潜望式镜头的示例因此，测定潜望式镜头中棱镜的反射率至关重要，但棱镜元件尺寸很小，准确测定其反射率需要专业的附件。日立紫外可见近红外分光光度计UH4150可以选配微小棱镜测定附件，并通过专业定制支架测定潜望镜式镜头中的棱镜。2. 应用数据附件：微小棱镜附件，标配两种样品支架，适用于5~6mm立方体和7~20mm立方体；偏振附件图3 微小棱镜附件本次实验使用定制支架测定两种尺寸为5mm的直角棱镜。直角棱镜巧用临界角，可以使光路偏转90度。测定时，采用偏振附件求出S偏振和P偏振的反射率，分别计算出S、P偏振光的平均值。图4 两种棱镜的反射光谱测定结果表明即使是微小棱镜，也可得到低噪音的光谱，从而有效评价样品的光学特性。3. 总结棱镜是常用的光学元件，日立UH4150凭借优异的平行光束性能，通过安装精密的微小棱镜附件，可为小尺寸棱镜的光学评价提供准确的解决方案。

棱镜奖（Prism Award）是光子学领域中最著名的奖项，由国际光学工程学会（SPIE）和美国Photonics Media共同举办。RISE显微镜从130多个申请者中脱颖而出，获得棱镜奖计量类冠军。这是RISE显微镜在获得“2014年度分析科学家创新奖”后，获得的又一个重量级的奖项。 RISE显微镜是一款新型的联用技术，结合了拉曼共聚焦和扫描电子显微镜在同一系统中。这种独特的组合方式可以最全面的进行样品表征。扫描电子显微镜可以在毫米到纳米范围对样品表面进行观察；共聚焦拉曼成像是建立在光谱方法上，对样品的化学成分进行检测。在这个系统中，可以生成二维和三维的图像，深度剖析样品分子化合物的分布。RISE显微镜首次通过拉曼光谱和扫描电子显微镜的联用，将采集自同一区域的超微结构和化学信息联系起来。RISE显微镜拥有独立的扫描电子显微镜的所有功能，并具备拉曼光谱分析的分析特点。 “RISE显微镜是又一个突出的案例，WITec 公司具有巨大的创新实力。我们很荣幸在2011 年TrueSurface 显微镜技术获奖之后，再次得到一个棱镜奖。” WITec 研发总监，Dr. Olaf Hollricher 在会上感言。 “RISE显微镜的成功，是对我们研发团队的明确证明，同时也体现了与著名研究机构及有创新型公司合作的能力。创新，是TESCAN ORSAY控股公司成为优秀企业的重要的驱动力。” TESCAN ORSAY控股公司的 CEO，Jaroslav Klíma 先生在会上感言。