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1、激光干预仪测长原理典型的激光干预仪由激光器 L、偏振分光镜PBS测量反射镜M参考 反射镜R、光电中&测器 D检偏器P和三个人/4波片Q1、Q2和Q3组成. 激光为线偏振光,经偏振分光镜分为 E1和E2两线偏振光.当两干预臂中 入/4波片快轴或慢轴与X轴夹角相等且为45度时,两束光通过人/4波 片后均成为圆偏振光,反射后再次通过人/4波片,又转换为线偏振光,但 其振动方向相对原振动方向旋转了90度,且由于两干预臂光程产生了相位差小,根据公式：小=2 8 =小=4兀L/人式中：入为激光波长,干预光路的作用是把位移L转变为合成光振动方向的旋转角9 ,进而转换成光电信号的相位小,信号处理器的作用就是测
2、量出小,从而计算出位移 Lo垂直度的测量工具在一台机器施工实例：多轴系统双频激光干预仪的工作 原理双频激光干预仪其双频激 光测量系统由氨短双频遥置激 光干预仪和电子实时分解系统 所组成.它具有以下优点：稳 定性好,抗干扰水平强,可在使用范围广,使用方便,测量精度高.较快的位移速度下测量较大的距离,根本原理：如图11-2所示,激光双频干预仪的氨短激光管,在外加直流轴向磁场 的作用下, 产生塞曼效 应,将激光 分成频率为匡司计数修fl和f2,旋 向相反的两 圆偏振光, 经人/4波片变为线偏振光.调整人/4玻片的旋转角度,使fi和f2的振动 平面相 互垂直,以互垂直, 以作激光干预图11-2双频激光
3、干预仪的工作原理图1.激光管2.人/4波片3.参考分光镜4.偏振分光棱境5.基准锥体棱镜6.移动测量棱体7.10.12.检偏振镜8.9.11.光电管13.光电调制器仪的光源.当两个线偏振光经过参考分光镜 3时(见图11-2),大局部那么由 偏振分光棱境4分成两束.偏振面垂直入射面的f 2全反射到与分光镜固定 在一起的基准锥体棱镜上； 偏振面在入射面内的f 那么全部通过而射到移动 测量棱体6上.由这两个锥体棱镜反射回来的光束在偏振分光镜上合并,并在检偏振镜上混频.当移动锥体棱镜时,由于多普勒效应,f1变成f1+4f, 因而光电元件8所得到的信号是(f 1+Af) -f 2o在可逆计数器中与参考信
4、号 (f 1-f2)相减,棱镜每移动半个波长,光程变化是整个波长.测得的位移是1=入/2 XN,经计算机处理,所测得的位移值可在计算机显示器上读出.位移量测量原理如图11-3所示.图11-3 位移量测量原理图四、实验内容及步骤1 .使机床各轴回参考点2 .按图所示摆放仪器.图11-4 激光干预仪的使用示意图3 .决定反射镜(Linear retroreflector )安放位置,并固定在机床 上.4 .选择透射镜(Interferometer )安放位置,使反射镜和透射镜保 持在同一高度5 .调整激光头使其与反射镜及透射镜保持在同一直线和同一高度.6 .接通激光头的电源,预热 5分钟后,调整光
5、路使反射光几乎全部 进入激光头的入口.7 .移动机床,使其移动一个步距从机械原点即零点计算起,按下RECORD键,从而记录机床实际移动数值及其移动误差.如 X轴方向的 位移测量示意图5.图11-5 位移测量示意图8 .每隔一个步距移动一次机床,按下R RECORD键,重复该步五次.在测量数控机床的位置精度时, 测量移动的步距两个测量点的距离 要根据数控机床系统参数来定,加工中央 VMC-850 FANUCS统参数中 定义的步距为30mm根据对坐标轴X、Y、Z三个方向位移测量记录下来的数据：单向和反 向测量的数据,绘制误差曲线图横坐标为测量点的位置长度mm纵坐标为步距的误差pm.数控机床工作轴移
6、动的尺寸填入下表：1实际测量工作台上给定点Pi沿X运动轴单向的运动定位误差i=0,l,2,3,4,5 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：负向移动起点坐标P0P1P2P3P4P5位移尺寸mm激光测量尺寸(mm误差值(um)0306090120150( m m )根据五个测量点的误差,计算平均误差,输入到数控机床参数的单向 间隙补偿中.(2)实际测量工作台上给定点Pi沿X运动轴反向的运动定位误差(i=0,l,2,3,4,5) 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：正向移动起点坐标P0P1P2P3P4P5位移尺寸(mm激光测量尺寸(mm误差值(um)00306090120根据五个测量点的误差,计
7、算平均误差,输入到数控机床参数的反向间隙补偿中.(3)实际测量工作台上给定点P沿Y运动轴单向的运动定位误差(j=0,l,2,3,4,5) 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：负向移动起点坐标P0P1P2P3P4P5位移尺寸(mm激光测量尺寸(mm误差值(um)00306090120150( m m )根据五个测量点的误差,计算平均误差,输入到数控机床参数的单向 间隙补偿中.(4)实际测量工作台上给定点P沿Y运动轴反向的运动定位误差(j=0,l,2,3,4,5) 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：正向移动起点坐P0P1P2P3P4P5标位移尺寸(mm激光测量尺寸(mm误差值(um)0090
8、1203060根据五个测量点的误差,计算平均误差,输入到数控机床参数的反向间隙补偿中.(5)实际测量主轴上给定点R沿Z运动轴单向的运动定位误差(k=0,l,2,3,4,5) 曲线图数控机床工作移动的尺寸填入下表：负向移动起点坐标P0P1P2P3P4P5位移尺寸(mm激光测量尺寸(mm误差值(um)00306090120根据五个测量点的误差,计算平均误差,输入到数控机床参数的单向间隙补偿中.(6)实际测量主轴上给定点Pk沿Z运动轴反向的运动定位误差(k=0,l,2,3,4,5) 曲线图起点坐标P0P1P2P3P4P5位移尺寸mm激光测量尺寸mm误差值um数控机床工作移动的尺寸填入下表：正向移动0
9、0901203060根据五个测量点的误差,计算平均误差,输入到数控机床参数的反向间隙补偿中.双频激光干预仪测量角度和角速度从几何意义上来说,角度表征了从同一点出发的两条直线的方向差 别.角度的复现是建立在圆周角等于 360的根底上的.激光测角的方法 很多,根据测角范围分类,可分为：小角度测量和全角测量；根据有无合作目标分类,可分为有靶镜测量和无靶镜测量；根据坐标特征可以分为：俯仰角、偏摆角、滚动角的测量.德国耶拿尔JENAer双频激光干预仪通过不同的光学镜组件,可对机床的俯仰角、偏摆角和滚动角进行测量.以 下为垂直度直角测量的原理：许多机械系统,如机床、测量机等都采用直角坐标系统.在理想情况
10、下X、Y、Z三个坐标轴相互垂直.如果他们不垂直就会影响空间坐标的精 度.因此,垂直度的测量已引起广泛的重视.测量垂直度的方法基于直线 度测量,以直角方块为基准,测量两个待测导轨的直线度,可以计算出两 个导轨的垂直度.这种测量方法的核心思想是以双面反射镜的角平分线为 直线基准简称准直基线0测量垂直度时,首先将准直基线调整到和待测 的一个方向平行,后来的任何调节都不得变动双面反射镜.因此,准直基 线就平行于一个待测方向.这时用直角标准块和反射棱镜把光束转90用空心四面体联系入射光和出射光.沃拉斯顿棱镜放在出射侧,光束从双 面反射镜返回、合光,进入激光器计数.四面体和沃拉斯顿棱镜在跟随另 外一个运动
11、方向运动的过程中所显示的直线度误差就是垂直度误差,误差 值除以移动距离就是角度值.激光干预仪详解激光干预仪的开发,给机床工业提供了高精度的标准,适用于各种型号和 规格的机床.稳定的氨短激光代表了当前激光长度测量标准的工艺水平, 而且在实际上成为已采用的长度测量标准.激光干预仪的精度视激光波长而定,其精度较好于0.5PPM 百万分子0.5 0激光干预仪可以测出单轴六个自由度中的五个：线形定位、水平面内直线度、垂直面内直线度、俯仰角和偏摆角,也可测量两轴之间的垂直度.使用激光干预仪测量,必须要考虑到的误差源：1、 环境误差.激光干预仪的绝对精度取决于周围条件的精确程度或者说环境的稳定程度.环境温度
12、每产生1C的变化,绝对压力每产生2.5mmHgg相对湿度每产生30%勺误差时,者B将会导致约 1PPM百万分 子一的测量误差.这些误差利用人工补偿或激光干预仪所配的自动补偿 装置可局部克服.因此检测期间保持这些条件的稳定非常重要.2、 机床外表温度.即机床本身温度变化的影响.对于用钢制丝杠定位滑鞍的机床,丝杠理论热膨胀系数为10.8PPM/C,即温度每升高1C, 他将膨胀近10.8微米/米.3、 死径误差死行程误差.它是一种在测量期间与环境条件的 变化有关系的误差.它是由于当围绕激光束的大气压力发生变化引起激 光波长变化时以及当固定有激光干预仪和目标反射镜的材料温度发生变 化引起干预仪和反射镜
13、之间的距离变化时,激光束行程长度得不到补偿而造成简单的讲,激光测量行程的死行程区是指激光干预仪与测量复位点(或点)位置间的距离.激光干预仪自身的补偿系统仅能补偿测量复位点到测量行程终点的距离,而对于死行程区的距离是不补偿的.4、 余弦误差.激光束路径对应机床运动轴线如未对准,将在测量长度同实际移动长度间产生一个误差.由于这个误差与光束和实际运动间未对准角的余弦成比例,所以未对准误差通常称为余弦误差.余弦误差=1-cos 0 ,对于较小的8,余弦误差近似于 0 2/2 0举例来说,当=1mrad(3 arcmin),那么余弦误差为0.5ppm.当激光测量系统与机床移动轴线未对准时,余弦误差将使测
14、量长度小于实际长度.消除余弦误差的方法是在安装时保证良好的对准.5、 阿贝误差.阿贝误差原理是长度计量和长度计量仪器设计中最经典的测量原理.被测轴线和测量轴线应在同一直线或其延伸线上,如果在一个偏离的被测位移的位置上进行测量时,部件的任何角运动都将产生一个误差.估算角运动产生的误差的一条有益经验是：每角秒的角运动产生约5um/m的偏移.对于阿贝偏移为 200mm 2秒的角运动,其测量位移误差为200mme 5um/m/角秒X2角秒=2uni希望以上资料对你有所帮助,附励志名言 3条：1、常自认为是福薄的人,任何不好的事情发生都合情合理,有这样平常心态,将会战胜很多困难.2、君子之交淡如水,要有好脾气和仁义广结好缘,多结识良友,那是积蓄无形资产.很多成功就是来源于无形资产.3、一棵大树经过一场雨之后倒了下来,原来是根基短浅.我们做任何事都要打好根底,才能巩固不倒