基于GPU的相关干涉仪算法实现

激光干涉仪操作规程

激光干涉仪操作规程 一、操作步骤 1.系统的相互连接 ·将PC10计算机系统与ML10 激光干涉仪用通讯电缆连接。 ·如果需要，将PC10计算机系统与EC10 环境补偿单元用通讯电缆连接。 ·将PC10、ML10、EC10分别接上电源线，再接到电源插板上。·通过稳压电源，将总电源线接到220V接地电源上。 2.激光的预热 闭合激光干涉仪开关，使激光预热大约15～20分钟，等激光指示灯出现绿色后，表明激光已稳定。 3.测量软件的启动 打开计算机，在“C”提示符下依次键入： ·CD/RENISHAW (RETURN) ·RCS (RETURN) ·a (RETURN) ·b (RETURN) 完成以上步骤后，测量软件已被启动。 4.光学镜的安装 ·将反射镜用夹紧块、安装杆、磁性表座固定在机床运动部件上。

·将反射镜和分光镜组合组成干涉镜；将干涉镜用夹紧块、安装杆、磁性表座固定在机床不可运动部件或其它固定部件上。 5.激光调整 ·调整激光，使其与测量方向一致。调整时，首先用粗光束调，然后用细光束调，保证信号强度达到测量精度要求并恒定（由计算机上信号强度指示确定）。 ·调整透射光线和折射光线重合。 6.目标值设定 根据测量要求，设定目标值，目标值的设定应尽可能的覆盖整个行程范围。 7.数据采集 ·按目标值设定要求编制数控测量程序，在每个测量点必须有足够的延时设定（由机床操作人员完成）。 ·设定数据采集参数，主要包括；线性/圆周、测量次数、单向/双向、测量信息等。 ·按“ALI+D”进行数据采集。 ·数据采集完后，按“ESC”终止采集过程。 8.数据分析 选择“数据分析”菜单，按相关标准要求进行数据分析，分别给出双向定位精度、重复性、反向偏差等精度指标。

激光干涉仪功能与应用

SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、测量范围大、分辨力高等优点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对线性、角度、平面度、直线度（平行度）、垂直度、回转轴等参数的精密测量，并能对设备进行速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析。 在相关软件的配合下，可自动生成误差补偿方案，为设备误差修正提供依据。

1.静态测量 SJ6000激光干涉仪的系统具有模块化结构，可根据具体测量需求选择不同组件。SJ6000基本线性测量配置： 图1-基本线性配置 SJ6000全套镜组：

图2-SJ6000全套镜组 镜组附件： 图3-SJ6000 镜组附件 镜组安装配件： 图4-SJ6000 镜组安装配件

1.1. 线性测量 1.1.1. 线性测量构建 要进行线性测量，需使用随附的两个外加螺丝将其中的一个线性反射镜安装在分光镜上，组装成“线性干涉镜”。线性干涉镜放置在激光头和线性反射镜之间的光路上，用它的反射光线形成激光光束的参考光路，另一束光入射到线性反射镜，通过线性反射镜的线性位移来实现线性测量。如下图所示。 图5-线性测量构建图 图6-水平轴线性测量样图图7-垂直轴线性测量样图 1.1. 2. 线性测量的应用 1.1. 2.1. 线性轴测量与分析 激光干涉仪可用于精密机床、三坐标的定位精度、重复定位精度、微量位移精度的测量。测量时在工作部件运动过程中自动采集并及时处理数据。

图8-激光干涉仪应用于机密机床校准 图9-激光干涉仪应用于三坐标机校准 SJ6000软件内置10项常用机床检验标准，自动采集完数据后根据所选标准自动计算出所需误差数据，可生成误差补偿表，为机床、三坐标的误差修正提供依据。

二维干涉仪测向算法研究

摘要：为明确二维干涉仪测向中传统体制和相关体制两类算法的不同适用范围，一方面将扩展基线干涉仪算法从一维测向拓展到方位俯仰角二维测向；另一方面采用插值拟合技术提高空间夹角相关干涉仪算法测向精度。通过matlab对两种算法的测向精度和抗系统误差性能进行仿真对比实验，明确了各算法的优势，为干涉仪测向设备中测向技术的选择提供依据。 关键词：干涉仪；空间夹角；扩展基线；测向精度；抗系统误差 中图分类号：tn966?34 文献标识码：a 文章编号：1004?373x（2013）01?0001?04 0 引言 干涉仪测向通过测量来波信号在接收天线上产生的电信号之间的相位差来确定波达方向[1]。干涉仪测向技术因其具有测角范围广、能被动测向、测向精度高、实时性好等优点，已被广泛地应用于导航、探测、航空航天等军事和民用领域的测向系统中[2]。 干涉仪测向体制主要分为两类——传统干涉仪和相关干涉仪[3]。传统干涉仪通过直接计算求解出方位俯仰角，相关干涉仪通过对比实测相位差和原始相位差样本实现测向[4]。目前，传统干涉仪主要致力于解模糊技术的创新发展[5]，主要的方法[6?8]有长短基线法、虚拟基线法、参差基线法和辅助基线法等。具有代表性的是基于辅助基线的扩展基线干涉仪算法，因其不受阵列形式限制且测向精度高等优点而被广泛应用。而相关干涉仪当样本数据量较大时，难以实现测向的实时性。文献[9]中介绍的空间夹角相关干涉仪算法，通过引入空间夹角，使得针对方位角和俯仰角的二维搜索变成了空间夹角的一维搜索，从而降低算法的运算量。 可以看出，目前关于提高干涉仪测向性能的研究大都针对干涉仪测向算法的某个方面存在的问题提出新的或改进方法，缺少对两类体制算法进行横向系统的比较，进而无法弄清具体条件下两类算法的优劣性和实现的可能性。因此本文选取扩展基线干涉仪算法和空间夹角相关干涉仪算法展开研究，一方面将扩展基线算法的应用从一维测向扩展到二维测向，另一方面将三点插值应用到空间夹角算法提高其测向精度。接着通过仿真对比，给出了两算法在测向精度和抗系统误差性能等方面的差异，明确了两者的优劣，以便在不同的条件下选择最优的算法来满足测向性能需求。

激光干涉仪使用方法

用激光干涉仪系统进行精确的线性测量 — 最佳操作及实践经验 1 简介 本文描述的最佳操作步骤及实践经验主要针对使用激光干涉仪校准机床如车床、铣床以及坐标测量机的线性精度。但是，文中描述的一般原则适用于所有情况。与激光测量方法相关的其它项目，如角度、平面度、直线度和平行度测量不包括在内，用于实现0.1微米即 0.1 ppm以下的短距离精度测量的特殊方法（如真空操作）也不包括在内。 微米是极小的距离测量单位。（1微米比一根头发的1/25还细。由于太细，所以肉眼无法看到，接近于传统光学显微镜的极限值）。可实现微米级及更高分辨率的数显表的广泛使用，为用户提供了令人满意的测量精度。尽管测量值在小数点后有很多位数，但并不表明都很精确。（在许多情况下精度比显示的分辨率低10-100倍）。实现1微米的测量分辨率很容易，但要得到1微米的测量精度需要特别注意一些细节。本文描述了可用于提高激光干涉仪测量精度的方法。 2 光学镜组的位置 光学镜的安放应保证其间距变化能够精确地反映待校准机器部件的线性运动，并且不受其它误差的影响。方法如下： 2.1 使Abbe（阿贝）偏置误差降至最低 激光测量光束应当与需要校准的准线重合（或尽量靠近）。例如，要校准车床Z轴的线性定位精度，应当对测量激光光束进行准直，使之靠近主轴中心线。（这样可以极大降低机床俯仰 (pitch) 或扭摆 (yaw) 误差对线性精度校准数据的影响。 2.2 将光学镜组固定牢靠 要尽量减小振动影响并提高测量稳定性，光学镜组应牢牢固定所需的测量点上。安装支柱应尽可能短，所有其它紧固件的横截面都应尽量牢固。磁力表座应直接夹到机床铸件上。 避免将其夹到横截面较薄的机器防护罩或外盖上。确保紧固件表面平坦并没有油污和灰尘。 2.3 将光学镜组直接固定在相关的点上 材料膨胀补偿通常只应用在与测量激光距离等长的材料路径长度上。如果测量回路还包括附加的结构，该―材料死程‖的任何热膨胀或收缩或因承载而发生的偏斜都将导致测量误差。为尽量减少此类误差，最好将光学镜组直接固定到所需的测量点上。在机床校准中，一个光学镜通常固定在工件夹具上，而另一个光学镜组则固定在刀具夹具上。激光测量将会精确地反映刀具和工件之间发生的误差。即使机器防护系统和机器盖导致难于接近，也一定要尽量将干涉镜和角锥反射镜都固定到机器上。不要将一个光学镜安装在机器内部而另一个安装在外部如支在机器外地面的三脚架上，因为整台机器在地基上的移动可能导致校准无效。然而，是否拆下导轨防护罩时需仔细考虑，因为这可能改变机器性能。

激光干涉仪使用技巧讲解

厨 ｆ静堂鸯溅斌技术）２００７亭第弘誊第｛Ｏ麓 激光干涉仪使用技巧 Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｇ口洫ｔｏ Ｖｓｉｎｅ ａ Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ 魏纯 （广州市计最检测技术研究院，广东广州５１００３０） 瓣萎：本文讨论了激光予涉仪在使用巾的准直等技礴，用户在实际使用中增加葺芒件以及维护巾邋蓟的同舔。燕键词：激光平涉仪；准直 ｌ引言高性能激光干涉仪具有快速、高准确测量的优点，是校准数字机床、坐标测量机及其它定位装置精度及线性指标最常用的标准仪器，弦者所在单位使用的是英国ＲＥＮＩＳＨＡＷ公闭生产的ＭＬｌ０激光干涉仪，具有性能稳定，使罱方便等特点。 通过较长时闯使用，作者认为测量人员除了要考虑环境、温度、原理等影响测量的常规因素外，掌握一些激光干涉仪的使用技巧会使测量互作事半功倍。 ２原理介绍

ＭＬｌ０激光干涉仪是根据光学千涉基本原理设计磊成酌。从ＭＬｌ０激光器射出的激光束有单一频率，其标称波长隽０．６３３ｐＬＩｎ，且其长期波长稳定健（真空状态）要高于０．１ｐｐｍ。当此光束抵达偏振分光镜时，会被分为两道光束一一道反射光糯一道透射光。这两道光射向其反光镜，然后透过分光镜反射圈去，在激光头内的探测器形成一道干涉光束。若光程差没有任俺变讫，探测器会在樵长性秘楣潢性于涉的两极找到稳定的信号。若光程差确实有变化，探测器会在 每一次光程改变时，在相长性和相消性干涉的弼极找 到变动的信号。这些变化（援格）会被计算并用来测量两个光程闻的差异变化。测量的光程就是栅格数乘以光束大约一半的波长。 值褥注意的是，激光束的波长取决于所通过敖空气折射率。由于空气折射率会随着温度、压力和相对湿度而变化，用来计算测蹩值的波长值可能需要加以李｝偿，以配合这魍环境参数豹改变。实际上就测量准确度而言，此类补偿在进行线性位移（定位精度）测量，特别是量程较大时，非常重要。３激光干涉仪使用技巧 ３．１ Ｚ轴激光光路快速准直方法 用激光干涉仪进行线性测量时，无论是数字机 床、还是坐标测燮枫，ｚ轴测量酵激光光路的礁童榻对Ｘ、Ｙ轴准直来说，要困难的多。尤其是在ｚ轴距离较长的情况下，要保证激光光束经反射镜反射后回到激 先探测器的强度满足测量对对光强的要求，准妻激光光路往往需要很长时间。 根据作者长期使用的经验，按照“离处动尾部，低处动整体”的调整方法，将会大大缩短漆直时闻。（“尾部”是指ＭＬｌ０激光器电源接口边上的倾斜度调蹩旋钮和三兔架云台上的旋转微调控制旋锂，“整体”是指三

激光干涉仪检测方法

FANUC、OKUMA机床的激光干涉仪检测方法 一、光的相干性 二、激光干涉法测距原理 三、FANUC螺补参数的设定 四、关于FANUC系统正负方向补偿号的计算方法 五、FANUC的检测用程式 六、OKUMA螺补参数的设定 七、OKUMA检测程式 八、检测值输入的方法

一、光的相干性 相長性干涉 當兩個波長相同的光束波形同步射出時，其波峰位置會如下圖 2 一般重合，固稱為“相長性干涉”。在相長性干涉的情況下，輸出波的振幅等於兩個輸入波的振幅之和。 ?相消性干涉 當兩個相干光束波形以180°的相位差異步射出時，一個輸入光束的波峰位置會如下圖3 一般與另一個輸入光束的波谷重合，固稱為“相消性干涉”。在相消性干涉的情況下，兩個輸入波會互相抵消而產生暗淡的光

二、激光干涉法测距原理 图片： 根据光的干涉原理，两列具有固定相位差，而且有相同频率、相同的振动方向或振动方向之间夹角很小的光相互交叠，将会产生干涉现象，如图所示。由激光器发射的激光经分光镜A分成反射光束S1和透射光束S2。两光束分别由固定反射镜M1和可动反射镜M2反射回来，两者在分光镜处汇合成相干光束。若两列光S1和S2的路程差为Nλ(λ为波长，N为零或正整数)，实际合成光的振幅是两个分振幅之和，光强最大。当S1和S2的路程差为λ/2(或半波长的奇数倍)时，合成光的振幅和为零，此时光强最小。 激光干涉仪就是利用这一原理使激光束产生明暗相间的干涉条纹，由光电转换元件接收并转换为电信号，经处理后由计数器计数，从而实现对位移量的检测。由于激光的波长极短，特别是激光的单色性好，其波长值很准确。所以利用干涉法测距的分辨率至少为λ/2，

激光干涉仪如何对光

激光干涉仪概述 SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术，实现快速(约6分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。 SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，为机床误差修正提供依据。 激光干涉仪原理

激光器发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束，一道光束（参考光束）射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束（测量光束）则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道光束之间的干涉（见图）。若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。 若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。 激光干涉仪功能 1.几何精度检测可用于检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度等； 2.位置精度的检测及其自动补偿可检测数控机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度等； 3.动态性能检测利用动态特性测量与评估软件，可用激光干涉仪进行机床振动测试与分析，滚珠丝杠的动态特性分析，伺服驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性(低速爬行)分析。

激光干涉仪相关基础知识

一.激光干涉仪概述 激光干涉仪，以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量工具。SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术，实现快速(5~10分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。 二.激光干涉仪工作原理 激光器发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束，一道光束（参考光束）射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束（测量光束）则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道光束之间的干涉（见图）。若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。

若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。 三.激光干涉仪功能 SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，为机床误差修正提供依据。

激光干涉仪讲解

第一章、前言 一、本次我们主要研究：如何检测机床的螺距误差。因此我们主要的任务在于： 1. 应该使用什么仪器进行测量 2. 怎么使用测量仪器 3. 怎么进行数据分析 4. 怎么将测量所得的数据输入对应的数控系统 二、根据第一点的要求，我们选择的仪器为：Renishaw 激光器测量系统，此仪器检测的范围包括： 1. 线性测量 2. 角度测量 3. 平面度测量 4. 直线度测量 5. 垂直度测量 6. 平行度测量 线性测量：是激光器最常见的一种测量。激光器系统会比较轴位置数显上的读数位置与激光器系统测量的实际位置，以测量线性定位精度及重复性。 三、根据第二点的解释，线性测量正符合我们检测螺距误差的要求。因此，我们此次使用的检测方法——线性测量。 总结以上我们的核心在于：如何操作Renishaw 激光器测量系统结合线性测量的方法进行检测，之后将检测得到的数据进行分析，最后将分析得到的数据存放到数控系统中。这样做的目的在于——提高机床的精度。 - 1 - 第二章、 2.1 什么是螺距误差？ 基础知识 开环和半闭环数控机床的定位精度主要取决于高精度的滚珠丝杠。但丝杠总有一定螺距误差，因此在加工过程中会造成零件的外形轮廓偏差。

由上面的原因可以得知： 螺距误差是指由螺距累积误差引起的常值系统性定位误差。 2.2 为什么要检测螺距误差？ 根据2.1节，检测螺距误差是为了减少加工过程中造成零件的外形轮廓偏差，即提高机床的精度。 2.3 怎么检测螺距误差？ （1）安装高精度位移检测装置。 （2）编制简单的程序，在整个行程中顺序定位于一些位置点上。所选点的数目及距离则受数控系统的限制。 （3）记录运动到这些点的实际精确位置。 （4）将各点处的误差标出，形成不同指令位置处的误差表。（5）多次测量，取平均值。 （6）将该表输入数控系统，数控系统将按此表进行补偿。 2.4 什么是增量型误差、绝对型误差？ ①增量型误差 增量型误差是指：以被补偿轴上相邻两个补偿点间的误差差值为依据来进行补偿②绝对型误差 绝对型是误差是指：以被补偿轴上各个补偿点的绝对误差值为依据来进行补偿2.5 螺距误差补偿的原理是什么？ 螺距误差补偿的基本原理就是将数控机床某轴上的指令位置与高精度位置测量系统所测得的实际位置相比较，计算出在数控加工全行程上的误差分布曲线，再将

相位干涉仪测向算法及其在TMS320C6711上的实现

摘要：对实施被动无源测向定位的主要工具之一的相位干涉仪进行了较为详细和系统的研究，给出了一维相位干涉仪的基本关系式，分析了五通道相位干涉仪测向定位算法及其性能指标?熏对解相位模糊问题进行了探讨。最后，在高速浮点数字信号处理器TMS320C6711系统上实现了五通道相位干涉仪测向定位算法，达到了性能指标及实时实现。关键词：相位干涉仪测向定位相位模糊定位误差实时处理相位干涉仪测向技术广泛应用于天文、雷达、声纳等领域。将干涉仪原理用于无线电测向始于上世纪五十年代和六十年代，随着数字信号处理器的出现，通过数字信号处理器来实现高精度实时测向成为可能。本文在对一维和二维相位干涉仪进行研究的基础上给出了五通道相位干涉仪的基本关系式，分析了测向精度，并对解相位模糊问题和信道校正问题进行了探讨。采用多基线五元圆形天线阵列为模型，由天线阵列接收到的信号求解出五元天线阵列的互相关信号，并由此提取测向所需的方位信息。本文以五通道相位干涉仪硬件实现为目标，采用高速浮点数字信号处理芯片ＴＭＳ３２０Ｃ６７１１进行测向处理。１相位干涉仪测向原理１．１一维相位干涉仪测向原理图１所示为一个最简单的一维双阵元干涉仪模型。图中,间隔为ｄ(ｄ称为基线)的两根天线Ａ１和Ａ２所接收的远场辐射 φ＝（４πｄ／λ）ｃｏｓθ（１）式（１）中，λ为接收电磁波的波长。因此，只要测量出φ，就能算出辐射源的到达方向θ：θ＝ａｒｃｃｏｓ（φλ／４πｄ）（２）１．２测向误差的分析在实际系统中，两根天线Ａ１和Ａ２接收的信号为：ｘｉ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｅｘｐ[(－１)ｊｊ２πd/λｃｏｓθ]＋ｎｉ(ｔ),ｉ＝１,２（３）其中,ｎｉ代表对应阵元ｉ接收的噪声，两阵元的噪声统计相互独立，且与信号统计独立。两个阵元接收信号的互相关为：ｒ＝Ｅ{ｘ１(ｔ)ｘ２*(ｔ)}＝Ｐｓｅｘｐ(ｊ４πd/λｃｏｓθ)（４）式中，Ｅ代表数学期望运算，“*”代表复共轭运算，Ｐｓ代表信号功率，相关以后噪声得到抑制。由（４）式有：θ＝ａｒｃｃｏｓ[(λ/4πd)ａｒｇ(ｒ２１)＋kλ/2d（５）式中，ａｒｃｃｏｓ表示反余弦函数，ａｒｇ代表复数取幅角运算，区间为[－π，π]。ｋ为整数，且满足：－2d/λ－arg(r21)/2π≤ｋ≤2d/λ－arg(r21)/2π（６）在（６）式中，当ｄ／λ＞０．５时，ｋ的取值不唯一，θ有多个解，由此产生测向模糊。对（５）式求导，有：|Δθ|＝λ/4πd|sinθ|Δａｒｇ(ｒ２１)（７）由（７）式可以得出以下结论：ｓｉｎθ越大，即方位角与干涉仪法线方向的夹角越小，测向精度越高；反之，测向精度降低，直至测向无效。当θ＝±９０°（即信号从干涉仪法线方向入射）时，精度最高；θ＝０°或１８０°（即信号从干涉仪基线方向入射）时,接收信号互相关的幅角ａｒｇ(ｒ２１)反映不出方位角的变化，测向无效。但单基线干涉仪不能同时测量俯仰角和方位角，此时至少需要另一条独立基线的干涉仪对测得的数据联合求解。１．３二维干涉仪测向原理及去模糊处理１．３．１多基线五元圆形天线模型五通道相位干涉仪采用宽口径、多基线的五元圆形天线阵，五边形的五个阵元均匀分布在半径为Ｒ的圆上，五个阵源分别为１、２、３、４、５，如图２所示。天线阵平面与地面平行，测得的方位角θ为以天线到地面的垂足为原点，目标在地面上的方位角。测得的俯仰角φ对应于目标到原点的距离（俯仰角０°对应原点）。两个阵元接收信号之间的互相关为：ｒｉ,ｊ＋１＝Ｅ{ｘｉ(ｔ)ｘ*ｉ＋１(ｔ)}＝ＧｉＧｉ＋１Ｐｓｅｘｐ{ｊ２π(R/λ)ｓｉｎφ?[ｃｏｓ(θ＋５４°－７２°ｉ)－ｃｏｓ(θ－１８°－７２°ｉ)]}ｉ＝１～５,定义ｒ５６＝ｒ５１方位角θ和俯仰角φ的具体计算如下：Ｑｒｉ,ｉ＋１的幅角为αｉ,ｉ＋１＝ａｒｇ(ｒｉ,ｉ＋１)＋２ｋ２π＝４π(R/λ)ｃｏｓ５４°ｓｉｎφｃｏｓ(θ＋１０８°－７２°ｉ)ｒｉ＋３,ｉ＋４的幅角为αｉ＋３,ｉ＋４＝ａｒｇ(ｒｉ＋３,ｉ＋４)＋２ｋ１π＝４π(R/λ)ｃｏｓ５４°ｓｉｎφｃｏｓ(θ－１０８°－７２°ｉ)∴θ＝ａｔａｎ２[αｉ＋３,ｉ＋４－αｉ,ｉ＋１)ｃｓｃ１０８°,(αｉ＋３,ｉ＋４＋αｉ,ｉ＋１)ｓｅｃ１０８°]＋７２°ｉ（８）式中，ｉ＝１～５，令ｒ５６＝ｒ５１、ｒ６７＝ｒ１２、ｒ７８＝ｒ２３、ｒ８９＝ｒ３４；ａｔａｎ２(ｙ,ｘ)代表四象限求反正切函数；ａｒｃｓｉｎ代表反正弦函数。ｋ１、ｋ２为整数，且满足：

雷尼绍XL80激光干涉仪操作手册汇总

镭射干涉仪操作手册

手册内容 一.RENISHAW 公司简介 1 二.镭射干涉仪原理 2 (1)波的速度 3 (2)干涉量测原理 3 (3)镭射干涉仪 4 (4)镭射干涉仪一般量测项目 4 三.注意事项 5 四.镭射干涉仪防止误差及保养 5 (1)镭射干涉仪防止误差 5 (2)镭射干涉仪保养方法 6 五.安全及注意事项 6 六.镭射光原理及特性7 七.镭射硬件介绍8 八.镭射架设流程图15 九.定位量测原理及操作16 (1)线性定位量测原理16 (2)量测方式17 十.镭射易发生之人为架设误差20 (1)死径误差20 (2)余弦误差21 (3)阿倍平移误差21 十一.镭射操作之步骤22 (1)软件安装之步骤22 (2)执行量测软件22 (3)定位量测硬件架设之操作23 (4)镜组架设前之注意事项24 (5)镜组架设之步骤24 十二.定位量测之程序范例29 十三.定位量测之软件操作步骤30 热漂移量测38 快速功能键44 十四.动态软件量测之操作45 (1)动态量测硬件之架设45 (2)执行量测之软件46 (3)位移与时间48 (4)速度与时间49 (5)加速度与时间50 十五.角度量设之操作52 (1)注意事项52 (2)镜组架设的种类53 (3)镜组架测之步骤54 (4)角度量测之软件操作步骤57 十六.RX10旋转轴之量测62 (1)说明62

(2)硬件配件之介绍62 (3)硬件操作之步骤64 (4)软件操作之步骤67 十七.直度量测之操作75 (1)直度之分类75 (2)直度量测之硬件架设75 (3)镜组架设之步骤75 (4)直度软件之操作步骤80 十八.Z轴直度镜组织架设方法85 十九.垂直度量测之操作89 (1)垂直度镜组架设之步骤89 (2)软件操作之步骤95 二十.平面度量测之原理与操作101 (1)硬设备101 (2)操作之原理102 (3)镜组架设之步骤102 (4)软件操作之步骤110

激光干涉仪操作规程

激光干涉仪操作规程 操作步骤 1?系统的相互连接 ?将PC10计算机系统与ML10激光干涉仪用通讯电缆连接。 ?如果需要，将PC10计算机系统与EC10环境补偿单元用通讯电缆连接。 ?将PC10、ML10、EC10分别接上电源线，再接到电源插板上。 -通过稳压电源，将总电源线接到220V接地电源上。 2?激光的预热 闭合激光干涉仪开关，使激光预热大约15?20分钟，等激光指示灯出现绿色后，表明激光已稳定。 3?测量软件的启动 打开计算机，在“ C”提示符下依次键入: -CD/RENISHAW (RETURN) -RCS (RETURN) -a (RETURN) -b (RETURN) 完成以上步骤后，测量软件已被启动。 4?光学镜的安装 -将反射镜用夹紧块、安装杆、磁性表座固定在机床运动部件上。

-将反射镜和分光镜组合组成干涉镜；将干涉镜用夹紧块、安装杆、磁性表座固定在机床不可运动部件或其它固定部件上。 5.激光调整 ?调整激光，使其与测量方向一致。调整时，首先用粗光束调，然后用细光束调，保证信号强度达到测量精度要求并恒定（由计算机上信号强度指示确定）。 -调整透射光线和折射光线重合。 6?目标值设定 根据测量要求，设定目标值，目标值的设定应尽可能的覆盖整个行程范围。 7?数据采集 -按目标值设定要求编制数控测量程序，在每个测量点必须有足够的延时设定（由机床操作人员完成）。 -设定数据采集参数，主要包括；线性/圆周、测量次数、单向/双向、测量信息等。 ?按“ ALI+D ”进行数据采集。 ?数据采集完后，按“ ESC'终止采集过程。 8?数据分析 选择“数据分析”菜单，按相关标准要求进行数据分析，分别给出 双向定位精度、重复性、反向偏差等精度指标。 9?计算机系统的退出 按以下步骤退出系统: -按“ ALT+X ”退回到“主菜单

激光干涉仪进行角度测量

SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术，实现快速(约6分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。 SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，为机床误差修正提供依据。 激光干涉仪角度测量方法 1.1.1. 角度测量构建

与线性测量原理一样，角度测量需要角度干涉镜和角度反射镜，并且角度反射镜和角度干涉镜必须有一个相对旋转。相对旋转后，会导致角度测量的两束光的光程差发生变化，而光程差的变化会被SJ6000激光干涉仪探测器探测出来，由软件将线性位置的变化转换为角度的变化显示出来。 图1-角度测量原理及测量构建 图2水平轴俯仰角度测量样图图3-2水平轴偏摆角度测量样图 1.1. 2. 角度测量的应用 1.1. 2.1. 小角度精密测量 激光干涉仪角度镜能实现±10°以内的角度精密测量。

图4-小角度测量实例 1.1. 2.2. 准直平台/倾斜工作台的测量 由于角度镜组的不同安装方式，其测量结果代表不同方向的角度值。您可以结合实际需要进行安装、测量。 图5-水平方向角度测量 图6-垂直方向角度测量 在垂直方向的角度测量中，角度反射镜记录下导轨在不同位置时的角度值，可由软件分析导轨的直线度信息，实现角度镜组测量直线度功能。

激光干涉仪原理及应用概述

激光干涉仪 原理及应用概述 线性测量 平面度测量 直线度测量回转轴测量垂直度测量 角度测量

简介 1 - 3测量和校准产品 4 - 5干涉测量法的原理 6 - 9波长补偿 10 - 11系统概述 12 激光系统应用 13 线性测量原理 14 - 17角度测量原理 18 - 19直线度测量原理 20 - 21垂直度测量原理 22 - 23平行度测量原理 24 - 25对角线垂直度测量原理 26 平面度测量原理 27 回转轴测量原理 28 动态测量原理 29 - 32双轴激光测量 33 系统组件及附件 34 - 35常见问题解答 (FAQ) 36 - 39 XL-80激光干涉仪系统主要规格 40 - 41参考 42

公司简介 Renishaw 公司是世界领先的计量解决方案供应商，致力于提高制造业和科研的生产力。 公司成立于1973年，提供坐标测 量机、数控机床及电子和半导体行业制造自动化系统的解决方案。产品包括各种测头、校准、光栅、编码器、数字化扫描及光谱系统。 Renishaw 坚信，成功源于专利和 创新产品及工艺、高质量制造技术以及为所有市场就近提供客户支持的能力 — 这依然体现了公司成立之初的朴素理念： ? 创新的产品设计提供具有专利的突 破性解决方案 ? 创新的制造技术保证了性价比优异 的高质量产品 ? 优质的客户支持和服务，卓而不群? 通过新产品和扩大市场调研实现公 司的有机增长 Renishaw 的New Mills 总部 本应用指南全面介绍了干涉测量法和Renishaw 的相关产品，供销售代表、经销商和客户使用。 公司宗旨 Renishaw 公司设计、制造和供应最高质量和可靠性的计量系统以使全世界的用户能实现按溯源标准的几何尺寸测量。 我们提供的产品会提高您的产品 质量和效率，我们将通过优质的用户服务令全体客户满意。 我们的目标是不断鼓励创新，提 供前沿技术，以满足客户的要求。我们致力于通过不断开发产品和制造技 术，获得稳定的增长。 Renishaw 希望成为公认的行业和 社会的领导者和贡献者。 我们希望以关爱、开放和诚实的 方式实现我们的目标。 Renishaw 是一个重视环保和有 责任感的公司。我们将努力确保我公司各方面的业务不对环境产生不利影 响。 1

激光干涉仪应用原理(五)——长行程高速位移测量

Precise Manufacturing Application | 精密加工应用 基于FPS3010长行程高速位移测量 Long distance and high-speed displacement measurements using the FPS3010 图1：测量旋转物体运动误差机构。当轴旋转是，采用两个干涉传感器探头测量垂直于其转轴的两个方向上的运动误差。不同的被测物体采用不同尺寸的传感器探头。 动智精密设备科技（上海）有限公司一直致力于为装备行业和科研领域提供尖端运动和测量解决方案，产品范围从超精密压电纳米扫描台，到高精度六自由度并联定位系统、皮米分辨激光干涉位移传感器，以及为工业应用设计的高精度运动模块和运动系统等。我们的产品大量应用在光电子、半导体设备、生物设备、精密、同步辐射和高端科研领域。希望通过我们的努力，帮助国内的用户在装备技术方面取得成功，并为我国产业升级和科技发展做出自己的贡献。 基于光学法珀腔传感器FPS3010干涉仪可以测量目标相对位移，测量精度达到亚纳米分辨率，实时位置输出带宽达10MHz。在工业，科研以及研发等多种应用中需要高速以及长行程精密测量。如下面所示，FPS3010可以测量距离高达3m，并且速度达2m/s。 在这些测试中，FPS3010干涉仪采用的是M12探测头，并且在被测目标安装了反射器。图1中为整体设备，包括探测头和反射器。采用商用线性电机平台，可实现目标位置多次重复测量。另外，通过采用反射器取代平面镜，安装过程更为简

易快捷：反射器相对于探测方向角度4度内都可以测出信号。反射器内部采用了3个正交式反射镜组成的几何结构。信号的高稳定性保证了FPS3010可以在全行程任意位置下进行标定，整套设备的使用方法非常友好，简易。 图2：当旋转圆柱体是测得的运动误差（黑线），结果显示为行程达微米级，分辨率可达亚纳米。中央红色线显示平均值位置（校正偏心），而每根点划线显示误差值为5微米。 第一次测试，目标距离传感器头1m。包含振动目标的0.9m振动幅度以及达1.0m/s 速度。图2（a）显示的是在振动过程中，目标位置测量和速度。 图2（b）描述了在高速运动中的测量，距离为0.5m，速度为2.0m/s。从红色曲线中可见，平台最大加速度是一个限制：在到达位置B之前，需要10毫秒才能达到2m/s速度，同时也需要10ms减速。在图2（b）中，当运动到B点位置时，FPS3010也可以记录线性位移平台的位置误差，从图中可以看到超调值为5微米。 这个应用证明了FPS3010干涉仪测量位移3m，测量速度达2.0m/s时，可以达到亚纳米的重复精度。如果需要更多的资料，请联系我们！ 更多应用文章及应用视频见官方网站！

XL-30 激光干涉仪基本操作说明

XL-30 激光干涉仪基本操作说明 1、安装环境补偿单元： （1）取出补偿单元，将材料温度传感器和环境温度传感器连接到补偿单元； （2）将材料温度传感器放置到被测机床的工作台或导轨上，注意远离电机、排风扇等部位，将环境温度传感器放置到被测机床工作台或激光光路附近，利用安装磁力吸板，将环境补偿单元放置到激光光路附近。 2、安装激光头： （1）取出三脚架，根据被测机床的高度，将三脚架调至适当的高度； （2）将激光头安装到三脚架上，将水平调节、俯仰、扭摆等调节旋钮调至中间位置； （3）将激光头调节与被测机床基本垂直或平行，用水平泡调整激光头至水平； （4）连接匹配的电源至激光头； （5）打开激光头电源开关，激光头预热。 3、安装测量镜组： （1）根据需要测量的项目，用相应的镜组； （2）根据需要测量的轴线，如X、Y、Z等，将安装组件和镜组进行相应的联结； （3）根据测量内容，将镜组安装到被测机床上，安装镜组的位置要特别注意，移动镜组必须要安装到被测机床被测轴线的行程的极限位置，以保证即使在被测机床被测轴线全行程范围内移动时，镜组之间、镜组于被测机床不会产生碰撞，保护镜组的安全。 4、调光： （1）口诀：近调镜组，远调激光； （2）上述步骤完成后，测量光和参考光不一定重合，也不一定会回到激光头的接受孔内，所以需要微小调整镜组的位置和激光头左右、俯仰、扭摆的位置，保证测量光和参考光基本重合，同时都回到激光头接受孔内； （3）镜组位置调整利用机床的移动或直接将镜组移动，激光头的调整利用激光头（云台）的相应调整旋钮进行； （4）调整光路后，保证在被测机床被测轴的全行程范围内，回到激光头接受孔的激光强度足够。 5、激光头、补偿单元和电脑连接： （1）用随机专用USB数据线将激光头、补偿单元和电脑连接上； （2）打开相应的测量软件，确认激光头和补偿单元是否正确连接； 6、测量设置: （1）上述步骤完成并无误后，根据测量要求，进行软件设置；、 （2）线性测量时首先要设置物体膨胀效应补偿系数，根据被测机床的基体材料和位置控制方式，输入相应的系数； （3）根据测量的具体项目和要求，设置测量参数等内容。 7、实施测量： （1）测量设置完成后，进行实际测量； （2）测量前，要确保机床测量程序已经编制完成并按照规定的要求运行，如果不能确定测量程序是否合适，在安装激光干涉仪镜组之前，应该要试运行该程序，直到按照测量要求运行。 8、数据分析： （1）测量完成后，利用测量软件的相应功能，对所测量的结果进行分析，出具相应的检测报告或其他工作。 9、结束： 测量结束后，关闭电源，将激光头、镜组、环境补偿单元等所有部件仔细收好，放回到存贮箱的相应位置。

激光干涉仪的使用(中文版)

如何对机器进行补偿 要补偿机器，您使用位置误差报偿软件提供的设施创造一个部分计划为控制器。这是一项简单的任务; 您需要做的所有是指定靶位沿轴，您想要测量线性错误，并且软件自动地创造部分计划为您。 串行通信设施然后用于转移部分计划入控制器。一旦它那里，您设置计算机入它的数据捕获方式并且起动部分计划。 运动机件的位置是由软件监测的通过laser干涉仪。当控制器停留在每个目标，运动机件的位置由软件夺取，在一个适当的居住期间，在它被移动向下个目标之前。这个周期继续，直到所有目标在必需的序列被参观。会集过程的因此数据是完全自动的; 您需要做的所有是观察它。 在夺取数据以后，您能分析它看线性位置误差沿轴。这使用标准数据分析软件而不是设施执行在这个另外的包裹。 如果您然后决定需要报偿，您指定定义了轴的部分您想要补尝线性错误，和任一报偿价值的数量您需要的起动和末端点或每连贯报偿点之间的距离。软件然后计算错误报偿价值。您能手工然后进入这些控制器或者，通过使用控制器的数据输入的钥匙或者自动地，通过使用串行通信设施。 您应该然后检查控制器应用的报偿符合您的容忍要求。要做此，您运行部分计划并且再夺取数据。如果，在分析补偿的数据以后，您想要进一步减少错误仍然，您能增加线性错误被测量目标的数量和通过导致一个新的部分计划再开始。 二者择一地，如果您满意对报偿，您应该指示控制器执行几奔跑，通常五，运动机件在跑的地方其中每一被移动向一定数量的任意目标。通过做此，您能得到遵照其中一可适用的数据(合适的)全国或国际标准(国际标准)例如ISO 230-2。 在数据捕获会议以后，错误被测量在每个目标在数据文件可以被存放。在应用了前后，维护错误纪录在轴因此是可能的报偿。这些数据文件可以被复制对一张懒散的(松散的)盘和被归档作为安全和未来参考。如果，为任何原因，在控制器存放的报偿价值变得以后腐败(有改动的)，您能通过转移在某些包含的数据容易地恢复他们数据文件。 要求

激光干涉仪的镭射使用校验操作方式讲解

API激光干涉仪直线轴使用校验操作方法 二、FANUC Oi系列 CNC数控系统定位精度误差补偿 2.1螺距误差及反向间隙补偿参数介绍: 直线轴的数控精度补偿必须设定的参数有: (1No.1320 各轴的正向软限位。 (2No.1321各轴的负向软限位。 (3No.1800#4 切削进给和快速进给是否分别进行反向间隙补偿,0:否、 1:是。 (4No.1851 各轴的切削进给反向间隙补偿量,单位μm。 (5No.1852 各轴的快速进给反向间隙补偿量,单位μm。 (6No.3620 各轴参考点的螺距误差补偿号码,范围:0~1023。 (7No.3621各轴负方向最远端的螺距误差补偿号码,范围:0~1023。 (8No.3622各轴正方向最远端的螺距误差补偿号码,范围:0~1023。 (9No.3623各轴螺距误差补偿倍率,范围:0~100。①注释:存在不规律 现象,视设备出厂设置倍率为一倍,除去被厂商锁定的情况,下文会针对常见数设备倍率的选择做出解释。 (10No.3624 各轴螺距误差补偿点的间距,即螺距,范围:0~99999999. (11No.8135#0 NPE 使用存储型螺距误差补偿,此参数可以屏蔽螺距误差 功能

2.2补偿前的准备工作: (1查看上述所介绍的参数,用以确定机台螺距误差补偿的地址及所需测量的各轴的行程、螺距(数据采样的位置间隔,通过所需测量的行程与螺距来确定所需要采样的点数。 (2导入测试时使用的自动采样数据程式,需要对机床进行预热,使机床达到正常使用的热平衡状态。②注释:不同螺距,不同行程的机台自动数据采样程式时是存在区别的,但大同小异,下文会通过实例进行阐述。 (3确定伺服电机位置环增益XYZ各轴是否相同(参数1825,βi系列电机一般情况下3000左右,αi系列电机一般5000左右。 (4对激光干涉进行预热。激光干涉在进行预热状态时,激光会不间断的闪烁。通过RJ45网络通讯协议,与PC链接好后,PC此时会显示未就绪来提示,当激光干涉预热完成后,激光停止闪烁,PC页面提示路径错误,此时激光干涉仪预热完成。 (5架设干涉仪镜组架。 通过大丸RM600立式加工中心实例程式做以下解释。 O0001 主程序名 G28G0X0. 返回X轴参考点 G91 采用增量方式进给 G4X1. 暂停1秒 G0X2.0 正方向越程2毫米 G4X1. 暂停1秒