多通道光纤测量传感系统

MFMS 多通道光纤测量传感系统(D10xN通道,可扩展)

MFMS 多通道光纤测量传感系统(D10xN通道,可扩展)

基于集成光学与FMCW调频连续波相干测距技术,挚感光子推出高度集成化的 MFMS 多通道光纤测量传感系统。此设备为光纤激光干涉仪,采用 Mach–Zehnder(马赫-曾德尔)干涉测量架构,实现多源光纤干涉,可支持最高 200 通道全通道同步并行测距,直接对标德国 ETALON LineCAL 及多通道机床校准系统,核心优势:通道容量更大、测量量程长短兼顾、采样带宽更高、兼容国产全系列数控系统

系统主机可集中或分布式布置,通过工业网络远程控制;测量激光由光纤传输,标配光纤臂长 3 m,更长布线可定制。单通道搭配聚焦式高反镜时,适用测量行程 3 米及以内,更远行程可定制支持。

图示为 20 通道产品,由两个主机组成。系统单台标准主机集成 10 个测量通道,5 列插槽,每列集成双通道光纤传感插板;多台主机并联即可实现 10×N 通道灵活扩容,最多 20 台并联,总同步测量通道上限 200 路。每台主机内置环境传感器,自动修正温、压、湿带来的长度测量误差,满足精密计量等级要求。

系统测量不确定度 U (k=2) = 0.5 μm/m,位移测量精度 < 1 ppm,测量分辨率 1 nm。系统支持 5MHz 全通道同步并行采样,无通道切换延时,可精准捕捉高速度运动、瞬态冲击、高频振动等动态信号,高速工况动态测量优势突出。

在机床生产车间,该系统可 24 小时全自动监测量产机床精度状态,出现偏差时可联动数控系统完成误差补偿。对 1 米行程内超精密三轴加工中心、微型 CNC、光学精雕机、慢走丝、微型三坐标与精密 3D 打印、运动平台等,该系统可提供全自动空间校准解决方案,一次装夹即可完成整机 21 项几何误差全自动辨识,自动生成主流数控系统体积补偿文件。

产品特性
  • 光电一体化集成 DPU 处理主机,集成激光发射、信号处理、供电、多协议通讯全功能,供电兼容 12–24V 直流宽压;
  • 主机内置环境传感器,具备温度、气压及湿度补偿功能;
  • 测量不确定度 U (k=2) = 0.5 μm/m;位移测量精度 ≤ 1ppm,位移分辨率 1 nm;测量量程 ≤ 3 m,可定制长程测量;
  • 前端无源光纤探头,无电子器件,抗电磁干扰,适配电机、变频器密集工业车间;
  • 配套多类聚焦式全反镜可选,适配不同空间和工况;
  • 全通道硬件同步采样,最大 5M 采样率,无通道切换延时,可捕捉高速振动、微小动态形变;
  • 测量激光波长:1310 nm,Class 1 人眼安全激光等级,整机激光器连续工作寿命 > 86400 小时;
  • 光纤臂长度标配 3 m,更长距离可定制,测点可远离主机;
  • 模块化 10 通道主机,可并联扩展 10×N 通道,最大 200 路同步通道,配置灵活;
  • 主机体积小巧轻量化,尺寸 255×253×139 mm,单台重量仅 5290 g,便于现场部署运输。
配套硬件组件说明
光纤传感测量探头(FOP)

主机每个测量通道配套独立微型 FOP 光纤传感测量探头,前端无任何电子元件,彻底规避电磁干扰影响。光纤探头与主机激光模组采用快插式对接结构,光纤外护套增设防弯折保护结构,适配机床长期往复运动工况。

光纤传感测量探头 FOP
光纤传感测量探头 FOP
聚焦式高反镜

提供三款标准化产品可选,适配不同安装空间、行程工况:FM01 微型螺纹款,FM02 底座固定式,FM03 法兰固定式。

聚焦式高反镜 FM01/02/03
聚焦式高反镜 FM01/02/03
核心对标 ETALON LineCAL / Absolute Multiline 差异化亮点
比较项ETALON LineCAL &
Absolute Multiline
挚感 MFMS
单通道测量量程最大 3 m &
最大 30 m
标准 ≤ 3 m,最大 50 m。
可按需定制长量程
测量精度U (k=2) = 0.1 μm + 0.3 μm/m &
U (k=2) = 0.5 μm/m
U (k=2) = 0.5 μm/m
测量分辨率0.001 μm1 nm,有效动态分辨率
误差辨识参数三轴全套 21 项几何误差三轴全套 21 项几何误差,校准覆盖范围一致
最大测量通道数最多 124 路最多 200 路;多工位并行检测能力更强
可检测动态信号
最高频率
最高 500KHz2500KHz(提升 5 倍带宽)
高速运动、瞬态振动、冲击形变动态信号捕捉能力优势显著
校准时长约 40 分钟≤ 40 分钟;三轴空间误差校准效率与进口设备持平
系统适配主流进口数控系统进口+国产数控系统全适配,兼容西门子、华中、广数、新代等
体积整机体积庞大单台 10 通道主机机身小巧轻量化,机柜部署更友好,支持多主机分布式部署
采购成本进口设备定价高昂国产自研,综合性价比优势显著
交期与售后进口交货周期长,售后响应滞后国内生产交付周期短,本地技术团队快速现场支持
应用领域
  • 超高精密直线 / 旋转轴运动轴系测量校准、机床 21 项空间几何误差标定;
  • 工业机器人长期几何精度校验、量产机床 24h 在线精度监控,偏差联动数控系统自动误差补偿;
  • 微型三坐标测量机、慢走丝设备、精密运动平台、光学计量平台几何误差检测;
  • 高校、科研院所 20~200 通道同步力学形变、振动并行试验等。
机床产线 24小时测量监测应用 直线电机设备 机器人测定夹具 多路振动测试用例 精密设备几何误差检测 高校科研实验室
性能参数
参数项技术指标补充说明
光学和计量测量
单通道测量量程标准 ≤ 3 m,最大 50 m配聚焦式高反镜,数值为光纤头端面至反射镜工作距离;可按需定制长量程。
测量扩展不确定度U (k=2) = 0.5 μm/m计量校准标准指标
位移测量精度≤ 1 ppm常温标准环境下指标
位移分辨率1 nm细分后最小读数
全通道同步采集频率5 MHz全部通道并行同步采集,无分时切换
系统信号传输响应周期≤ 50 ms整机数据上传延迟
测量激光波长1310 nm 单模光纤波段工业通信级低损耗波段
单通道激光输出功率10 mW多通道总功率 = 10 mW × 通道数
测量激光安全等级CLASS 1符合 IEC 60825-1 人眼安全标准
通道扩容规格
单台主机标准通道数10 通道每台主机内置 5 组双通道 DFS 插板
系统最大同步通道数200 路最多 20 台 10 通道主机堆叠并联扩容
标准光纤臂长度3 m支持定制加长
电气通讯接口
主机后端外部接口①4 芯工业圆形航空插头内置环境传感器信号传输线路
主机后端外部接口②12V DC 电源接口整机供电输入,兼容 12–24V 宽压
主机后端外部接口③USB Type-B上位机软件配置、数据本地导出
主机后端外部接口④DB37 编码器接口,两个兼容 TTL / 1VPP / BISS-C / SSI 主流编码器增量 / 绝对信号输出
单台主机功耗60 W10 通道满载工况功耗
机械和环境参数
10 通道主机外形尺寸255 × 253 × 139 mm长 × 宽 × 高
10 通道主机整机质量5290 g满载情况,不含线缆、探头、反射镜配件
整机工作温度范围0℃ ~ 50℃推荐设备横向放置,优化散热效率
主机轮廓与尺寸(单位:mm)
MFMS 主机前端(20 通道)
主机前端(20 通道)
MFMS 主机后端
主机后端

前端 5 列插槽,每列上下 2 个通道接口,单台主机合计 10 通道;插槽集成 SMA 接口、MTP 光路转接接口,双通道为一组模块化插板。

后端接口自上而下依次:4pin 环境传感器航插、12V DC 电源、USB Type-B、双 DB37 编码器信号接口,全部为整机对外电气通讯端口。

MFMS 主机后端接口标注 ①MFMS 侧面接口标注

主机后端             侧面

配件:聚焦式高反镜说明与尺寸(单位 mm)

聚焦式高反镜 FM01 / FM02 / FM03 三款

从左至右依次为:FM01 微型螺纹款、FM02 底座固定式、FM03 法兰固定式

FM01 微型螺纹款

规格:M12×0.5 外螺纹,外径 φ12,总长 22 mm;适用微型精密轴、狭小安装空间。

FM01 微型螺纹款

FM02 底座固定式

带安装滑槽底座,可微调安装位置;适用通用机床导轨、常规直线模组测量场景。

带磁铁,可直接吸附在机床上。

FM02 底座固定式

FM03 法兰固定式

4 × φ3.5 法兰安装孔,刚性固定;适用工业机器人末端、大型结构件长期监测。

带磁铁,可直接吸附在机床上。

FM03 法兰固定式

MFMS 系统配置全景

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