“坐標”這個概念源于解析幾何，其基本思想是構建坐標系，將點與實數(shù)起來，進而可以將平面上的曲線用代數(shù)方程表示。坐標的概念應用到工業(yè)生產中解決了大量實際問題，例如，坐標測量機可采集被測工件表面上的被測點的坐標值，并投射到空間坐標系中，構建工件的空間模型等諸多案例。

    坐標測量機還被用于產品質量控制，測量磨損，制造精度，產品形貌，對稱性，角度等工業(yè)產品參數(shù)，因此需要非常高的移動精度，才能確保測量的準確性。德國attocube公司推出的IDS3010皮米精度位移測量激光干涉儀就是輔助坐標測量機提高測量精度的有力手段。

圖1   皮米精度位移測量激光干涉儀IDS3010

IDS3010皮米精度位移測量激光干涉儀是如何幫助坐標測量機實現(xiàn)高精度的呢？

圖2 IDS3010激光干涉儀集成到坐標測量機探測臂上

    通常坐標測量機要求探測臂位移精度高于1微米，現(xiàn)在坐標測量機位移反饋大多是通過玻璃分劃尺來實現(xiàn)的。玻璃分劃尺是常用的種位置測量的方法，分劃尺在坐標測量機上位于龍門處，般情況下，采用玻璃分劃尺探測的不是探測臂本身，而是坐標測量機龍門處的位置變化。實際上， 坐標測量機的探測臂與龍門之間有定長度的距離，它們的位置變化會因存在例如振動、位置差等而有所不同，因此只憑借龍門處位置變化來判斷真實的位移反饋是不準確的，影響到實際樣品的測量精度。

圖3 IDS3010激光干涉儀集成到坐標測量機上。

坐標測量機通過干涉儀探頭的配合，可反饋探測臂的位移。

    德國attocube公司的IDS3010皮米精度位移測量激光干涉儀通過非接觸式方法測量，可以直接測量探測臂的運動，避免龍門處探測誤差，實現(xiàn)高精度測量。如圖3，激光探頭位于坐標測量機側邊，M12/C7.6激光探頭出射的激光可以被探測臂上的反射鏡（直徑3mm）反射回激光探頭，IDS3010干涉儀通過分析干涉信號從而進行位置測量。探測臂能夠移動0.8米距離，移動精度達到10微米。干涉儀能夠實時測量該探測臂的位移以及振動等信息。

圖4 IDS3010實時位置測量軟件WAVE測量數(shù)據(jù)。
擴展圖為中間區(qū)域的數(shù)據(jù)放大。

    IDS3010配置的軟件WAVE可以實時觀測與保存測量數(shù)據(jù)。如圖4，坐標測量機的運動數(shù)據(jù)被測量并記錄。圖中所示，前15秒與zui終10秒間的數(shù)據(jù)是0.8m距離的往復運動。中間時間的數(shù)據(jù)看似沒有變化，但通過WAVE軟件的放大功能，我們發(fā)現(xiàn)中間時間的探測臂其實進行了10微米的步進運動。同時，通過WAVE軟件我們也可以觀測到步進運動的詳細變化過程。每個步進大約2秒，在運動初始的時候位移有超過，在大約0.4秒的短時間內位移被調整為10微米的步進長度。而在步進的末尾，也有小幅的位置噪音，該噪音般是由于振動引入。這對于探測樣品位移以及振動信息具有重大意義。

IDS3010技術點：

    IDS3010皮米精度位移測量激光干涉儀具有體積小、適合集成到工業(yè)應用與同步輻射應用中的點，同時，測量精度高，分辨率高達1 pm，是適合工業(yè)集成與工業(yè)網(wǎng)絡無縫對接的理想產品。除與坐標測量機結合使用外，在工業(yè)中的其他應用實例也非常廣泛，包括閉環(huán)位移反饋系統(tǒng)搭建、振動測量、軸承誤差測量等等。

+ 測量精度高，分辨率高達1 pm

+ 測量速度快，采樣帶寬10MHz

+ 樣品zui大移動速度 2m/s

+ 光纖式激光探頭尺寸小，靈活性高

+ 兼容超高真空，低溫，強輻射等環(huán)境

+ 其可靠與穩(wěn)定

+ 環(huán)境補償單元，不同濕度、壓力環(huán)境中校正反射率參數(shù)提高測量精度

+ 多功能實時測量界面，包含HSSL、AquadB、CANopen、Profibus、EtherCAT、Biss-C等界面