想要經(jīng)濟(jì)地處理能源和資源問題，機(jī)床和設(shè)備就必須在連續(xù)的使用過程中被監(jiān)控。為此，一種易于集成的傳感器技術(shù)便成為及時(shí)進(jìn)行機(jī)床和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，避免停機(jī)故障和改善生產(chǎn)過程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。
高精度的生產(chǎn)過程監(jiān)控需要直接來自生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)作為保障，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該由那些安裝在機(jī)床設(shè)備上的傳感器來提供。而負(fù)責(zé)這種檢測監(jiān)控任務(wù)的傳感器大多數(shù)都是光纖傳感器，即有著極高檢測精度得微型化光纖傳感器，使其能夠方便得集成在機(jī)床、設(shè)備和檢測儀器中，能夠很好得完成監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。
基于光纖的光纜外徑只有0.4～3mm的傳感器適合在高精度的機(jī)床加工中使用
利用由Fraunhofer IPT研究所研發(fā)設(shè)計(jì)的間距檢測傳感器，能夠在多個(gè)不同的檢測位置同時(shí)完成對被加工零件的形狀和位置誤差的納米級精度檢測。這種技術(shù)在航空航天、汽車制造、印刷機(jī)械制造和光學(xué)設(shè)備制造領(lǐng)域中都能夠得到很好的應(yīng)用。
這種檢測技術(shù)適合于那些傳統(tǒng)檢測解決方案因安裝使用空間有限，以及傳統(tǒng)檢測技術(shù)無法滿足檢測精度的場合。這種傳感器的檢測頻率很高，檢測誤差明顯的小于高精度檢測儀，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床和設(shè)備在超精密級范圍內(nèi)的在線檢測，如機(jī)床運(yùn)動軸和導(dǎo)軌移動的監(jiān)控以及傳動軸的監(jiān)控。
Fraunhofer研究所研發(fā)的這種檢測系統(tǒng)基于短波激光干涉原理，主要由兩個(gè)相干性激光部件組成。其中的第一個(gè)是純光學(xué)的全光纖技術(shù)元件（SLD1），第二個(gè)則是Michelson激光干涉器（SLD2）。這種檢測儀器的檢測距離大約為500μm，清晰度達(dá)1nm的檢測范圍約80μm。
Fraunhofer IPT研究所研發(fā)的這個(gè)系統(tǒng)是基于激光短相干的工作原理，其主要部件為兩個(gè)相干性激光部件單元，其中的第一個(gè)是純光學(xué)的全光纖技術(shù)元件（SLD1），第二個(gè)則是Michelson激光干涉器（SLD2）這種傳感器用光波電纜（LWL）連接，電纜的外徑尺寸為0.4～3mm。對于剛性要求較高的傳感器，可以將其安裝在CFK或鎳鈦復(fù)合材料的金屬殼中。
最后，將兩種信號在Michelson干涉器中進(jìn)行解碼。微型傳感器和檢測裝置集式在一起而檢測結(jié)果的最終評判裝置無需安裝在檢測現(xiàn)場。另外，這種檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還允許在一個(gè)檢測評判單元中使用多個(gè)檢測傳感器。利用光纖轉(zhuǎn)換開關(guān)可以快捷方便地在各個(gè)傳感器之間進(jìn)行切換。
由此在Michelson干涉器中而得到的光柵圖將用CCD電荷耦合式攝像機(jī)進(jìn)行解碼，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)處理。檢測間距和檢測范圍取決于傳感器信號（焦距）和折光鏡的角度以及其與激光射束之間的間距。與其他的檢測系統(tǒng)相比較，這種檢測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于它沒有類似于線性調(diào)節(jié)器或壓電發(fā)生器之類的區(qū)別檔位的機(jī)械零部件。
CCD電荷耦合式攝像機(jī)的特性解碼
當(dāng)被測物體進(jìn)入到檢查范圍之內(nèi)后，將會產(chǎn)生一個(gè)由CCD電荷耦合式攝像機(jī)解碼的固有特征干涉光樣本。利用干涉信號的橫向位置在CCD芯片中對被測物體的間距進(jìn)行補(bǔ)償，并把間距調(diào)節(jié)量換算成圖像的像素點(diǎn)數(shù)。
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