激光干涉仪软硬件介绍讲解.pdf

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1、激光干涉仪软硬件介绍 本次试验我们使用的仪器为：Renishaw 激光器测量系统。 这个系统由“软件”与 “硬件”两个部分组成，所以我们认识他，就是搞清楚各是 什么硬件和软件。 看到这个章节时，可定有人会问还有什么硬软件之分的吗？答案是肯定的！ 先问大家一个问题：只有躯体的人就是一个正常的人吗？答案是否定的！ 一个正常的人不但须要一个实实在在的躯体，还需要由看不见的意识性的东西思想 的存在！ 3.1 激光干涉仪是由什么硬件组成 3.1.1 什么是硬件？ 硬件：硬件就是我们看到的一堆由金属、塑料等材料堆成的被称之为“Renishaw 激 光干涉仪”的东西(事实上， 它是由一些机壳和电路板等物构成

2、)。因为是一些看得见、摸得 着的东西 ,又因为都是“硬”的，所以被人们形象地称为“硬件”。 3.1.2具体硬件名称以及各自的用途是什么？ 一、本次使用激光检测仪主要检测螺距误差，因此我们主要使用到以下的仪器： （1）ML10 激光器 Renishaw ML10 Gold Standard 激光器 以上四个图案为激光罩在不同的状态下的作用 A)无光束射出 B) 缩小横截面光束及目标 C）最答光束及目标 D）标准测量位置射出最大光来的横截面以及反射光束的探测器孔 Renishaw ML10 Gold Standard 激光器： ML10 是一种单频 HeNe 激光器，内含对输出激光束稳频的电子线路

3、及对由测量光学镜 产生的干涉条纹进行细分和计数处理。 其主要作用简单概括为：发射红外线以及返收红外线供特定的软件做分析，记录相关的 数据。 （2）三脚架 三脚架及云台可用来安装 ML10 激光器， 将 ML10 激光器设置在不同的高度，并充分控 制 ML10 激光束的准直。对于大多数机床校准设置，建议将 ML10 激光器安装在三脚架和 云台上。 三脚架、安装云台和 ML10 激光器三合一体，可为 ML10 光束准直提供下列调整： 高度调整 水平平移调整 角度偏转偏转调整 角度俯仰调整 其中高度调整是由图9 上显示的高度曲柄控制的，水平平移是由图2 上显示的平移控制 旋钮控制， 角度偏转偏移是由

4、图2 上显示的旋转微调旋钮控制。图 2 后的两个示意图为水平 平移和角度偏移的使用方法。 （3）EC10 环境补偿装置 EC10 环境补偿装置可以补偿激光器光束波长在气温、气压、及相对湿度影响之下的变 化。 大多数机床会随着温度变化膨胀或收缩，可能导致校准发生误差，为了避免校准误差， 线性测量软件纳入一种称为热膨胀补偿或“归一化”的数学修正，应用在线性激光读数上。 软件使用膨胀系数将测量加以归一（膨胀系数需手动输入），并使用 EC10 来测量平均机床 温度。 修正的目的是要评估在 20 C (68 F) 的温度下执行校准时应得的激光器校准结 果。 （4）线性测量镜组 线性测量镜组可用于测量线性

5、定位精度。线性测量镜组组件包括下列要件，如图 1 所 示： 分光镜 两个线性反射镜 两个光靶以助于光学准直 注： 当您组合一个分光镜和线性反射镜后，便成为一个线性干涉镜。 （5）用于将镜组安装到机床机床上的安装组件 镜组安装组件是用来将 Renishaw 测量镜组安装到CMM 或机床上。本系统的设计可以 轻易地交换不同的测量镜组，无需重新准直激光器。 组件包括： 三个安装杆（安装杆有 M8 螺丝钉可拧上底板、标准磁基或其它 Renishaw 装置） M8 适配器（可连接标准磁基或 Renishaw 的 CMM 探头） 两个底板 两个安装块和安装螺钉（可将光学元件连接至安装杆） 镜组安装组件不包

6、括任何可将安装的镜组夹上待测机床的元件，要这么做需视不同的机 床而异。一种通用的方式是用磁性安装块直接将钢制底板或/ 和安装杆装上机床。 安装组件的安装杆和底板都是磁性不锈钢所制，因此可以用磁性安装块来加以牢固。 3.2 激光干涉仪是由哪些软件组成 3.1.2什么是软件？ 软件： 是人们为了告诉电脑要做什么事而编写的，电脑能够理解的一串指令，有时也叫 代码、程序。 3.2.2 具体的软件名称以及各自的用途是什么？ （1）Renishaw Laser10是配套 Renishaw 激光器测量系统的软件，此软件的资源管理 器窗口： 这里面包括该仪器所有功能的配套软件，其中线性测长是我们本次研究的软件

7、。 （2）线性测量软件 下列各表列出各种菜单选项的功能： 文件 选项 / 次选项功能 新 建 自动设置 随机设置 手动设置 指导用户通过有关数据采集设置程序，显示目标生成，采集 初始化和自动数据采集对话框。倘若您已在会话中定义了目标， 就可以选择创建新目标或者修改既有的目标。 打开会显示打开对话框，容许您在其中为上一次数据采集会话加 载参数 。 另存为会显示 另存为对话框，容许您将数据用一个新文件名保存或 保存至另一个目录。 属性容许您输入或查看当前的数据采集会话的机床标题 信息。 最近会话容许您从最近的数据采集会话列表内选择并打开数据文件。 退出退出数据采集软件。 目标 选项 / 次选项功能

8、 自动设置 随机设置 手动设置 会显示目标设置对话框。倘若您已在会话中定义了目标，您 可以选择创建新目标或者修改已有的目标。 编辑会显示编辑目标数值对话框，容许您更改已定义的目标位置。 保存会显示另存为对话框，容许您给要保存的目标设置定义一个 文件名或目录。 采集 选项 / 次选项功能 开始在您定义目标并设置自动采集后开始数据采集过程。 继续在中断后继续数据采集过程。 环境设置会显示环境设置对话框，容许您手动设定环境参数或选择使 用 EC10 装置进行 自动 补偿。 Tpin/out 开/ 关设 置 会显示 TPin-TPout 设置对话框， 容许您在其中启用/ 禁用 外 部触发 并设定触发间

9、距。 自动采集设置会显示 自动数据采集设置对话框，容许您在其中输入数据采 集参数，如最小暂停期间以及过速步长尺寸。 数据 选项 / 次选项功能 按运行编辑 按目标位置编辑 会显示数据编辑对话框，容许您在其中编辑在每一个目标按 运行或按目标位置所记录的误差值。 分析启动 Renishaw Laser10 分析软件 。 工具 选项 / 次选项功能 附加功能 / 将角度转换为直线度是一个 DOS 实用程序，可将角度数据文件转换 为直线度数据文件。 运行软件时，请参阅 IMPORTANT NOTE（重要注意 事项）一节。 附加功能 / 转换数据文件是一个 DOS 实用程序，可从采集的数据中去除 斜率。

10、它也能够缩放及给所采集的数据添加偏移 量。 附加功能 / 将数据文件转换为电 子表格 一个 DOS 实用程序，可将数据文件从 Renishaw 文件格式转换为 Lotus 123 电子表格。 该格式也能用 Microsoft Excel 读取。 附加功能 / 环境监控软件一个 DOS 实用程序，可显示材料温度、气温、 气压和湿度并以电子数据表格式记录。 组件 / 将数据采集到 Lotus 123 电子数据表文件 选中时，会加载一个软件组件，可用于将激光 读数、误差、环境数据等数据以电子数据表文件格 式保存。每一次数据采集软件内采集到一个数据点 时，便会记录该数据。 通信 / 设置 RS232

11、会显示 Renishaw 通信对话框，您便能够按机 床所配备的控制器类型设置通信参数。 通信 / 终端会显示 Renishaw 通信终端窗口，您便能够测 试及监控通过 RS232 接口的文件传送。 打 印 旧机床参数 新机床参数 坐标轴文件 零件程序 这些选项容许您选择及打印 OMP 、NMP 、TBL 和 RPP 文件。 零件程序生产 传送 查看 编辑 复制到软盘 接收 这些选项显示生成、查看及编辑零件程序 ，并 在计算机和控制器间传送 RPP 文件所需的对话。 配置 选项 / 次选项功能 数据文件目录容许您定义保存 Renishaw 数据文件的默认目 录。 环境设置会显示环境设置对话框，容

12、许您定义默认的膨 胀系数 值以及用来显示环境参数的单位。 测量单位会显示单位设置对话框，容许您定义单位类型 （英制或公制），以及用来显示激光测量值及误差 值读数的分辨率。 角度因子仅适用于角度测量模式。 会显示角度因子对话框，容许您在其中输入有关所 用角度镜组的详细信息。 工具栏会显示一个对话框，容许您在其中更改工具栏 的外观。您可以添加或删除按钮并更改它们的显示 顺序。 设备选择Renishaw PC10 或 PCM10 配 ML10 容许您选择计算机上所连接或安装的接口类 型。 PC10/ML10 仿真 GPIB 接口 通过串口的 Bobe 盒 Federal Gauge/RS232 接口

13、地址会显示端口地址选择对话框，容许您给计算机 上所配备的接口卡设定端口地址。 加载配置文件当开始一个采集会话时，软件会从默认文件 CURRENT.RCF 内读取配置。 该选项会显示打开对话框，容许您在其中从自 己先前创建的文件中选择一个配置。 保存配置文件该选项会显示另存为对话框，容许您在其中将 一个自定义配置保存到与 CURRENT.RCF 文件相同 的目录。 语言选择该选项容许您用不同的语言，如德语、英语、 法语、意大利语、或西班牙语，来显示菜单、对话 框、及状态指示灯中的文字。 窗口 选项 / 次选项功能 标题 层叠 排列图标 古典 这些选项用于控制子窗口的排列方式。您可以 将它们并排“

14、平铺”或者是彼此“层叠”。默认的 选项是“古典”，可能要算普通情况下最好的用法。 环境 设置信息 属性 复选这些选项其中之一，会在右边窗口 中显示 环境参数、可选的光学设置图表、或机床标题信息。 1 状态倘若子窗口被平铺或层叠，复选这些选项其中 2 读数 3 信号 4 环境 之一会使该窗口成为活动窗口，而且在层叠模式中 将选中的窗口带到最前面。 帮助 选项 / 次选项功能 关于 PC10 设备 关于自动采集 关于采集 会显示一个小窗口，提供关于接口设备、自动 采集或采集软件的简短说明。显示的信息包括软件 版本号以及至 Renishaw 网站的链接。 帮助会单独显示一个帮助窗口，其中包含本 Re

15、nishaw Laser10 校准系统用户手册的信息库。 以下为工具栏功能： 自动设置，逐步指导您完成自动目标设置、采集初始化以及自动数据采集设 置对话框并自动开始数据采集程序。 会显示 打开 对话框，容许您在其中为先前的数据采集会话加载参数。 会显示另存为对话框，容许您保存采集的数据。 定标 激光器。 将一个 预置值 应用至激光读数。 在所显示的激光读数方向之间切换。 在毫米及英寸间来回切换显示单位。在角度测量模式中，单位将会在度数、 毫弧度及弧秒间来回切换。 在毫米及英寸间切换误差单位。在角度测量模式中，单位将会在弧秒及毫 弧度间来回切换。 会显示分辨率对话框，容许您在其中设置显示在小数点

16、后的数字位数。 切换 平均 开启 / 关闭功能。 选择 长期 平均。 选择 短期 平均。 启动 Renishaw Laser10 分析软件。 会显示一个帮助窗口，其中包含本 Renishaw Laser10 校准系统用户手册的 信息库。 结束数据采集软件。 以下为软件本体上的一些功能： 图 1 图 1 显示当前检测到的实际位置，其中有红色背景和灰色背景的区分，红色代表当前检 测过程中激光的返回光点偏移或光源受阻挡，灰色表正常。 EC10的工作状态，并且显示了当前使用的单位标准、测 主要记录检测到的实际数据并且以图形的形式显示出来。 显示为当前激光返回信号的强度，其实我们也可以使用此信号的显示情况判断当前 光线是否准直，即镜子的安装是否正确。