高精度激光干涉儀具有測量精度高、測量范圍大、測量速度快、高測速下分辨率高等優(yōu)點,結(jié)合不同的光學鏡組,可實現(xiàn)線性測長、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度等幾何參量的高精度測量。
該儀器的基本操作:
1、開機:接通電源打開電源開關(guān),1分鐘后開始檢測;
2、光路調(diào)整:旋上適合的標準鏡頭使標準鏡頭的星點對準尋星窗口中間的黑點,顯示器上顯示完整的圓形圖像;
3、透鏡面形檢測:調(diào)節(jié)沉座到被檢透鏡的適合尺寸,放上透鏡調(diào)節(jié)高度和透鏡調(diào)節(jié)鈕使透鏡的星點與標準鏡頭的星點重合,觀測顯示器是否出現(xiàn)干涉條紋,條紋越少精度越高;
4、透鏡曲率半徑檢測:開啟標尺電源開關(guān)(清零),調(diào)整圖像到看清直線干涉條紋(3條到5條),凸透鏡向上調(diào)節(jié)高度(凹透鏡向下調(diào)節(jié)高度)到第2個星點出現(xiàn)的時候調(diào)節(jié)標準鏡頭調(diào)節(jié)旋鈕,使圖像出現(xiàn)貓眼像,標尺移動的數(shù)值就為被測透鏡的曲率半徑。
應(yīng)用
(1)幾何精度檢測 可用于檢測直線度、垂直度、俯仰與偏擺、平面度、平行度等。
(2)位置精度的檢測及其自動補償 可檢測數(shù)控機床定位精度、重復定位精度、微量位移精度等。利用雷尼紹ML10激光干涉儀不僅能自動測量機器的誤差,而且還能通過RS232接口自動對其線性誤差進行補償,比通常的補償方法節(jié)省了大量時間,并且避免了手工計算和手動數(shù)控鍵入而引起的操作者誤差,同時可最大限度地選用被測軸上的補償點數(shù),使機床達到較佳精度,另外操作者無需具有機床參數(shù)及補償方法的知識。
(3)數(shù)控轉(zhuǎn)臺分度精度的檢測及其自動補償 現(xiàn)在,利用ML10激光干涉儀加上RX10轉(zhuǎn)臺基準還能進行回轉(zhuǎn)軸的自動測量。它可對任意角度位置,以任意角度間隔進行全自動測量,其精度達±1。新的國際標準已推薦使用該項新技術(shù)。它比傳統(tǒng)用自準直儀和多面體的方法不僅節(jié)約了大量的測量時間,而且還得到完整的回轉(zhuǎn)軸精度曲線,知曉其精度的每一細節(jié),并給出按相關(guān)標準處理的統(tǒng)計結(jié)果。
(4)雙軸定位精度的檢測及其自動補償 雷尼紹雙激光干涉儀系統(tǒng)可同步測量大型龍門移動式數(shù)控機床,由雙伺服驅(qū)動某一軸向運動的定位精度,而且還能通過RS232接口,自動對兩軸線性誤差分別進行補償。
(5)數(shù)控機床動態(tài)性能檢測 利用RENISHAW動態(tài)特性測量與評估軟件,可用激光干涉儀進行機床振動測試與分析(FFT),滾珠絲杠的動態(tài)特性分析,伺服驅(qū)動系統(tǒng)的響應(yīng)特性分析,導軌的動態(tài)特性(低速爬行)分析等。
激光干涉儀為機床檢定提供了一種高精度儀器,它精度高,達到±1.1PPM(在0~40℃下),測量范圍大(線性測長40m,任選80m),測量速度快(60m/min),分辨率高(0.001μm),便攜性好。由于激光干涉儀具有自動線性誤差補償功能,可方便恢復機床精度,更受到用戶歡迎!
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激光干涉儀是精度高的線性位移測量儀器,其光波可以直接對米進行定義,可溯源至國家標準。但是在使用中往往會出現(xiàn)檢測偏離值,偏離預(yù)估的情況,下面來介紹幾個引起激光干涉儀測量誤差的原因。
1、阿貝誤差
因測量光學鏡組的安裝高度不在被測設(shè)備的運動軸上引起的測量誤差稱之為阿貝誤差。產(chǎn)生的原因是設(shè)備移動時存在俯仰、扭擺差,因此光學鏡組與運動軸偏置距離越遠,引起的阿貝誤差越大。
2、環(huán)境因素
環(huán)境補償單元能準確采集空氣溫度、壓力、相對濕度信息,基于Edlen公式計算空氣折射率,以此對激光波長進行補償。
同時環(huán)境補償單元中材料溫度探頭能實時高精度測量被測設(shè)備溫度,對其進行溫度補償。但是往往因為操作人員將材料溫度探頭放置在錯誤的位置,致使采集的數(shù)據(jù)不能真實反映被測物體溫度狀態(tài),從而增大測量誤差。
正確方式:在線性測量中,需要開啟環(huán)境補償單元,并正確設(shè)置補償材料的種類,放置材料溫度探頭的位置。在高精度的測量中,需要給予環(huán)境補償單元以及被測物充分的恒溫時間。
3、余弦誤差
激光束路徑與被測軸之間存在的任何未準直都會造成測得的距離和實際的運動距離之間有差異,此誤差被稱為余弦誤差。
當激光測量系統(tǒng)與運動軸未準直時,余弦誤差會使得測量的距離比實際距離要短。隨著未準直角度的增加,誤差也跟著顯著增加
處理方法:若激光測量出現(xiàn)余弦誤差,則激光讀數(shù)將會小于原本應(yīng)有的數(shù)值。因此,通過“輕微”調(diào)整云臺的俯仰及偏轉(zhuǎn)旋鈕直到取得最大的激光讀數(shù),將能消除軸上的余弦誤差。
4、死程誤差
死程誤差是在線性測量過程中與環(huán)境因素改變有關(guān)的誤差,在正常狀況下,死程誤差并不大,而且只會發(fā)生在定標后以及測量過程中的環(huán)境改變。
處理方法:在設(shè)定定標位置時,固定反射鏡和移動鏡組應(yīng)盡量彼此鄰接,以此減小死程誤差。
5、鏡組的安裝細節(jié)
為了最小化振動作用并加強測量穩(wěn)定性,鏡組應(yīng)牢靠固定到所需的測量點上;磁力表座應(yīng)直接吸住機床底座,避免吸裝在機床護罩或機床蓋等較薄弱的部分;確保吸裝的表面平坦且沒有雜質(zhì)。
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