Interferometria e righe ottiche

L’interferometria e le righe ottiche sono tecniche ottiche per misurare posizione, spostamento e distanza con altissima precisione, usando la luce come riferimento di misura. L’interferometria laser sfrutta la lunghezza d’onda della luce, una grandezza piccolissima e stabile, come un righello finissimo, ottenendo risoluzioni fino a frazioni di micrometro. Le righe ottiche, invece, sono scale graduate lette otticamente che misurano la posizione lungo un asse, e sono lo standard per la retroazione di posizione nelle macchine utensili e negli strumenti di misura. Entrambe portano la precisione ottica nella misura dimensionale e di posizione. Capire come funzionano aiuta a comprendere come si raggiungono le misure più accurate di posizione e spostamento nell’industria e nei laboratori.

Questa pagina spiega il principio dell’interferometria, come funzionano le righe ottiche, e a cosa servono. È una guida per il tecnico che si occupa di misura di posizione ad alta precisione.

La luce come righello: l’interferometria

L’interferometria sfrutta un fenomeno della luce: quando due raggi luminosi coerenti si sovrappongono, si sommano o si annullano a seconda che siano in fase o meno, creando un’alternanza di zone chiare e scure chiamate frange di interferenza. In un interferometro un raggio laser viene diviso in due: uno percorre un cammino di riferimento fisso, l’altro va e torna da uno specchio montato sull’oggetto in movimento. Quando l’oggetto si sposta, il cammino del secondo raggio cambia, e le frange di interferenza scorrono: contando quante frange passano si misura lo spostamento in unità di lunghezza d’onda della luce. Poiché la lunghezza d’onda è dell’ordine di frazioni di micrometro ed è una costante fisica molto stabile, l’interferometria raggiunge una precisione e una risoluzione altissime, ed è usata come riferimento per tarare altri strumenti e per le misure più esigenti.

Le righe ottiche

Le righe ottiche sono scale graduate, cioè sottili righelli con tacche finissime incise a passo regolare, lette da una testina ottica che scorre lungo di esse. Quando la testina si muove rispetto alla scala, un sistema ottico conta le tacche e ne interpola la posizione, fornendo la posizione lineare lungo l’asse con grande risoluzione. Sono il sistema di misura di posizione standard nelle macchine utensili, nelle macchine di misura e negli strumenti dove serve conoscere con precisione dove si trova una parte in movimento. Esistono righe ottiche incrementali, che contano gli spostamenti a partire da un riferimento, e assolute, che forniscono direttamente la posizione senza bisogno di azzeramento. Rispetto all’interferometria, le righe ottiche sono più semplici, robuste e integrabili nelle macchine, con precisione elevata anche se in genere inferiore a quella interferometrica. Sono il cavallo di battaglia della retroazione di posizione.

Tecnica	Caratteristica
Interferometria	Precisione estrema, riferimento di taratura
Righe ottiche	Misura di posizione robusta su macchina
Riferimento	Lunghezza d’onda o scala graduata

A cosa servono

Queste tecniche sono la base della misura di posizione ad alta precisione. L’interferometria è usata dove serve la massima accuratezza: nella taratura delle macchine utensili e delle macchine di misura, nella verifica della loro precisione lungo gli assi, nella metrologia di laboratorio e nella ricerca. È il riferimento con cui si controllano e certificano altri sistemi di misura. Le righe ottiche sono impiegate come sistema di retroazione nelle macchine utensili a controllo numerico, nelle macchine di misura a coordinate e negli strumenti di precisione, per conoscere e controllare in tempo reale la posizione degli assi. Insieme, portano la precisione ottica nel controllo dimensionale e nel posizionamento, permettendo lavorazioni e misure con tolleranze strettissime. Sono tecnologie fondamentali della metrologia dimensionale e della meccanica di precisione.

• Misurano posizione e spostamento con altissima precisione.
• L’interferometria usa la lunghezza d’onda come righello.
• Le righe ottiche danno la posizione sugli assi macchina.
• L’interferometria è riferimento per la taratura.
• Le righe ottiche sono robuste e integrabili nelle macchine.

Affidabilità della misura

La precisione di queste tecniche richiede attenzione alle condizioni. Nell’interferometria contano la stabilità dell’ambiente, perché temperatura, pressione e umidità dell’aria influenzano la lunghezza d’onda e vanno compensate, oltre all’assenza di vibrazioni e a un buon allineamento. Nelle righe ottiche contano la pulizia della scala, la protezione da polvere e liquidi e il corretto montaggio. Entrambe vanno usate secondo le specifiche del costruttore e, dove serve, riferite a campioni certificati. Documentare condizioni e taratura garantisce misure accurate e confrontabili. Con questi accorgimenti, interferometria e righe ottiche offrono la precisione più elevata disponibile per la misura di posizione e spostamento, alla base della meccanica e della metrologia di precisione.

Dalla tecnologia allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Tecnologie laser e ottiche del ramo Tecnologie e principi di misura, ed è collegato alla triangolazione laser. Per la strumentazione il riferimento è il Catalogo prodotti.

Nel catalogo le righe ottiche e i sistemi di lettura di posizione fanno capo alle righe ottiche, encoder e visualizzatori di quota, nella famiglia metrologia dimensionale. Se ti serve una misura di posizione ad alta precisione, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.