激光干涉仪在检测数控机床精度方面的应用
激光干涉仪在数控机床测量的应用
激光干涉仪在数控机床测量的应用球的竞争和质量标准的要求，对机床提出了更高的定位精度、更小的公差及更高的进给率。
为了达到这些要求并生产出高品质高精度的零件，必须要测量机床的三维体积定位精度。
二十年前，机床的最大定位误差为丝杆的螺距误差及丝杆的热膨胀误差。
但现在上述的大部份误差已被大幅度降低，机床的主要误差转而变成垂直度误差和直线度误差。
为了达到高的机床三维空间定位精度，机床上所有的 3 个位移误差、6 个直线度误差和 3 个垂直度误差都必须得到测量与补偿。
用传统的激光干涉仪来测量直线度和垂直度误差是较困难并费时费钱的。
通常需要停机数日并要求有经验的行家来进行测量。
美国光动公司（Optodyne, Inc. ）已为机床三维体积定位误差测量开发了一种新的、突破性的激光矢量测量技术（美国专利6,519,043, 2/11/2003 ）。
这种测量方法仅需数小时就可以完成而不是传统激光干涉仪的几天。
因此，三维体积定位误差测量和补偿变得实用，并可达到更高的精度和更小的公差。
意大利的一家公司JOBS S.P.A. 自八十年代以来一直在制造三轴和五轴高速线性马达驱动的标准机床。
二年前JOBS 用光动公司专利许可的激光多普勒干涉仪（LDDM ）取代了传统的激光校准设备。
结合三维体积定位误差测量技术，或者结合光动公司发明的分步对角线测量技术，LDDM 使JOBS 很容易地做到精确的测量，并可以在生产运作发生危机前就察觉到问题。
如果零件不合格，就将直接影响装配和电气部门的生产。
而如果零件加工不能满足规定的公差，则要花更多时间来装配以保证机床能做到加工精度的技术指标。
用光动公司的三维体积激光校准设备，JOBS 公司花很少时间，几次测量就得到了更完整的数据。
使得JOBS 公司很清楚地了解机床的误差，便及时地校准这些误差，因而以更有竞争性的质量和价格交付用户。
分步对角线测量方法使用4 条相同的对角线设置，采集了12 组数据。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪通过测量光的干涉现象来实现精密测量。
它利用激光的特性，通过将激光
分成两束，一束作为参考光束，另一束经过机床的运动系统后作为测量光束。
当两束光重
新合成时，会产生干涉现象，干涉条纹的变化可以反映出机床运动系统的变化。
1. 机床运动误差的检测：激光干涉仪可以实时测量机床的运动误差，例如位置误差、直线度、圆度等。
通过与已知精度的参考标准进行比对，可以评估机床的运动系统是否达
到要求，并及时发现和纠正问题。
2. 机床加工误差的检测：机床在加工过程中，由于刀具磨损、工件变形等原因，会
产生加工误差。
激光干涉仪可以实时监测和记录加工过程中的加工误差，通过分析和比对
测量数据，可以评估机床的加工精度，提高加工质量。
3. 机床刚度的检测：机床的刚度是衡量其抗变形性能的重要指标。
激光干涉仪可以
通过测量机床的刚度进行评估，例如测量机床在不同负载下的变形量，从而评估机床的刚
度性能，为优化机床结构提供参考。
4. 机床热变形的检测：机床在工作过程中会受到热变形的影响，影响其加工精度和
稳定性。
激光干涉仪可以通过测量机床的热变形量，了解机床的热稳定性，并配合温度传
感器等设备，实时监测和控制机床的温度变化，提高机床的热稳定性。
激光干涉仪在机床精度检测中具有重要的应用价值。
通过实时监测和测量，可以提供
高精度和可靠的数据，帮助机床生产厂家和用户评估机床的精度和稳定性，优化机床结构
和加工过程，提高机床的加工质量和生产效率。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪是一种高精度、高分辨率的测量设备，广泛应用于机床精度检测中。
机床是制造业中非常重要的加工设备，其精度对产品质量起到决定性的作用。
激光干涉仪通过测量机床加工过程中的振动和变形，可以快速准确地评估机床的精度，并进行相应的调整和修正。
激光干涉仪的工作原理是利用激光的干涉现象来实现测量。
其基本构造包括激光器、分束器、反射镜和探测器等部件。
在实际应用中，激光干涉仪通常需要固定在机床的工作台或主轴上，通过测量激光在加工过程中的干涉信号，来了解机床的精度情况。
1. 测量机床的静态误差：静态误差是指机床在不同位置和方向上的加工精度偏差。
激光干涉仪可以通过测量加工台或主轴在各个位置上的干涉信号来评估机床的静态误差，并得出相应的补偿值。
这样可以及时纠正机床的误差，提高加工的精度和质量。
2. 测量机床的动态响应：动态响应是指机床在加工过程中的振动情况。
激光干涉仪可以实时测量加工台或主轴的振动信号，并将其转化为干涉条纹，通过分析干涉条纹的频率和振幅等参数，评估机床的动态响应。
这样可以及时发现机床的振动问题，并采取相应的措施进行修复和调整。
3. 监测机床的变形情况：机床在加工过程中会因为受到力的作用而发生变形，从而影响加工精度。
激光干涉仪可以通过测量加工台或主轴的变形情况，提供实时准确的变形数据。
这样可以帮助操作人员及时发现机床的变形问题，并采取相应的措施来避免或减少变形对加工精度的影响。
激光干涉仪的应用
激光干涉仪的应用摘要：数控机床在使用过程中会出现机械磨损和各类性能下降的情况，本文着重描述如何利用RENISHAW激光干涉仪，对数控机床的直线度、线性定位及重复定位进行测量，取得数据进行机械调整和螺距补偿。
关键词：数控机床；精度检测；线性测量；直线度测量；系统补偿1.引言数控机床是典型的数控化设备，它一般由信息载体、计算机数控装置、伺服系统和机床本体四部分组成。
数控机床在使用多年之后，随着机械的磨损，各类零部件性能的下降，各数控轴的定位精度会随之下降。
在零部件磨损不太严重的情况下，为节约成本，可对数控设备进行系统螺距补偿，可以有效提高设备的定位精度。
在更换关键零部件（丝杠、导轨、光栅等）后，也该对设备进行精度补偿，使设备保持较高精度。
直线度是，在对设备进行螺距补偿之前，必须要保证机床轴在A、B两个方向的直线度。
此项工作同样可以利用激光干涉仪测量，通过调整机械部件，校准直线度。
保证直线度非常重要。
只有保证了直线度，线性定位、重复定位才有实际意义。
2.适用范围本文所述内容，以英国RENISHAW激光干涉仪为例，第一部分介绍直线度测量，适用所有机械设备进行直线度调试。
第二部分介绍线性定位及重复定位测量，适合所有具有螺距补偿功能数控系统的数控设备。
3.测量及调试3.1直线度测量组件及原理直线度误差是指与运动轴垂直方向的位移。
直线度测量镜组可用来测量线性轴的直线度误差。
该组件包括下列要件：直线度干涉镜、直线度反射镜。
直线度测量有两个镜组：测量短程从0.1 m 至 4 m 及测量长程从 1 m 至30 m。
就短程而言，距离指的是直线度干涉镜和直线度反射镜之间的距离，即可被测试的轴长。
就长程而言，距离指的是激光头和直线度反射镜之间的距离。
这两种情况下，直线度测量的量程都是±2.5 mm。
直线度干涉镜和反射镜互相匹配成对。
因此，不能与其它直线度工具交换要件。
每一个直线度干涉镜和反射镜都标明独立的序号。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用【摘要】激光干涉仪在机床精度检测领域具有重要应用，本文首先简要介绍了激光干涉仪的原理。
然后分别探讨了激光干涉仪在机床定位、加工精度、重点部件和整机精度检测中的具体应用。
通过激光干涉仪可以实现对机床精度的全面检测，为机床的精度提升和故障排查提供重要手段。
最后总结指出，激光干涉仪在机床精度检测领域具有广泛的应用前景，为提高机床加工精度和降低故障率提供了有效的技术支持。
激光干涉仪的应用将进一步推动机床行业的发展，提高机床加工质量，提升整体生产效率。
【关键词】关键词：激光干涉仪、机床、精度检测、定位、加工、重点部件、整机、领域、应用前景、精度提升、故障排查。
1. 引言1.1 激光干涉仪在机床精度检测中的应用激光干涉仪是一种高精度、非接触式测量仪器，广泛应用于机床精度检测领域。
通过测量光波的干涉现象，激光干涉仪能够实现对机床定位、加工精度、重点部件和整机精度等方面的精准检测。
在现代制造业中，机床的精度直接影响到产品的质量和市场竞争力，因此利用激光干涉仪进行精度检测具有重要意义。
激光干涉仪基于激光光束的叠加干涉原理，能够精确测量不同部位的表面平整度、平行度、垂直度等参数，为机床的精度提升提供了重要依据。
激光干涉仪还可以实时监测机床加工过程中的变形和振动情况，帮助工程师及时调整工艺，保证加工精度。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用具有广泛前景，为提高机床加工精度和故障排查提供了重要手段。
随着制造业的不断发展和进步，激光干涉技术将在机床领域发挥更加重要的作用，推动行业向着更高精度、更高效率的方向发展。
2. 正文2.1 激光干涉仪原理简介激光干涉仪是一种通过激光光束的干涉现象来测量物体形状、表面轮廓或者位置的精密仪器。
其原理基于光的干涉现象，即光波的叠加。
激光干涉仪通常由激光光源、分光镜、合并镜、待测物体、反射镜、干涉条纹图像采集器等部件组成。
激光干涉仪的工作原理是利用激光器产生的单色平行光束，经分束镜拆分成两束光，分别经过不同路径到达合并镜反射后汇聚在待测物体表面，然后再经待测物体表面反射回来，通过合并镜再次汇聚到干涉条纹图像采集器上。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用一、激光干涉仪的原理及特点激光干涉仪是一种通过激光光束的干涉现象来测量长度、角度、位移等物理量的仪器。
其原理是利用激光器发射出的一束平行光束，经分束器分成两束光，分别射向被测量的表面，当两束光线并行射向被测表面时，其中一束光线通过反射或透射产生光程差，再经干涉，使两束光合成发生干涉条纹。
通过干涉条纹的形成和移动来测量被测量器件的长度、角度、位移等信息。
激光干涉仪具有高精度、非接触、快速测量、适用于不同材料和形状的表面等优点。
激光干涉仪在机床精度检测中得到了广泛的应用。
1. 几何误差检测在机床的使用过程中，由于零部件的磨损、变形以及装配误差等原因，会导致机床发生几何误差，进而影响加工精度。
激光干涉仪可以通过测量机床各部位的位移和形态变化，实时监测机床的几何误差，准确地识别机床的变形情况，以及对机床进行实时调整和修正，保证机床的加工精度。
2. 运动精度检测机床在加工过程中是需要进行各种轴向或者回转的运动，而这些运动需要保证其稳定性和精度。
激光干涉仪可以通过测量机床各轴的运动轨迹和变换，提供准确的运动精度数据，及时发现运动中的误差和振动，帮助调整机床的运动参数，保证加工的精准度。
3. 工件加工精度检测除了机床本身的精度，工件的加工也是影响加工精度的重要因素。
激光干涉仪可以通过测量工件的表面形态、平整度等参数，判断工件的加工质量，为机床运行参数的优化提供准确的数据支持。
1. 高精度激光干涉仪可以实现亚微米级别的精度，远高于传统的测量方法，可以满足精密加工对精度的要求。
2. 非接触激光干涉仪的测量过程是无需接触被测物体的，可以保证被测物体的表面不受干扰，避免了因接触而带来的误差。
3. 高效率激光干涉仪的测量速度快，可以实现实时监测和测量，提高了机床精度的调整效率。
4. 适用性广激光干涉仪适用于各种不同材质和形状的表面，可以满足不同机床和工件的精度检测需求。
四、激光干涉仪在机床精度检测中的发展前景随着人工智能和大数据技术的发展，激光干涉仪将更加智能化、自动化，可以通过数据分析和处理，实现机床的智能维护和优化，进一步提高机床的稳定性和精度。
激光干涉仪在数控机床维修中的应用
激光干涉仪在数控机床维修中的应用一台四轴加工中心在加工过程中出现机床震动故障，检查机床机械部件，确定Y 轴轴承磨损，更换轴承，机床正常。
由于机床更换轴承导致机床的原点、定位精度丢失，为了恢复机床精度，用激光干涉仪检测和补偿机床Y轴定位精度，从而恢复机床精度。
1、故障处理分别检查机床各轴机械部件运行情况，发现Y轴移动时震动声音明显。
检测Y 轴传动部件，发现Y轴的角接触轴承磨损，找到故障发生的具体原因，处理机床故障。
根据轴承型号购买更换轴承，重新装配轴承，连接Y轴伺服电机，机床能正常运行。
但是，由于更换了Y轴轴承，机床Y轴传动部件重新装配，导致机床Y轴的原点、定位精度丢失，为了恢复机床精度，需重新校准机床Y轴精度。
而对于机床定位精度的校准，目前使用激光干涉仪是最好的方法。
因此文中使用激光干涉仪对机床Y 轴精度进行检测并补偿，恢复机床精度。
2、精度恢复由于机床Y轴传动部件重新装配、导致Y轴原点变化，需重新设置Y轴原点，具体步骤如下:(1)设定参数1815#4，Y轴=0，绝对脉冲编码器原点位置;(2)设定参数1006#5，Y轴=0，返回参考点的方向为正方向;(3)关机重启机床;(4)手动移动机床Y轴，使伺服电机转动1转以上的距离;(5)关机重启机床;(6)选择方式移动机床Y轴到新的原点位置;(7)选择机床在MDI方式，设定参数1815#4，Y轴=1。
(1)安装激光干涉仪激光干涉仪检测设备采用的是Rienshaw公司生产的XL-80激光头、线性测量反射镜、线性干涉镜和波长补偿单元及相应的测试软件。
具体安装连接图如图1所示。
①安装激光头。
将XL-80激光头水平安装在三角架上，连接电源，打开激光头预热5min，使激光稳定;②安装XC补偿单元。
将材料温度传感器、空气温度传感器与XC补偿单元连接。
③安装测量镜组。
将线性反射镜、线性干涉镜安装在机床主轴和工作台上，并对准激光。
调整XL-80激光头和反射镜的位置，以使光束穿过干涉镜，并由反射镜反射回来。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用激光干涉仪是一种高精度、高灵敏度的测量设备，可以用于机床精度检测中。
激光干涉仪可以测量机床运动的平行度、垂直度、角度误差等各种参数，是机床精度检测中不可或缺的工具之一。
一、激光干涉仪的原理激光干涉仪是一种利用激光光束进行干涉研究的设备。
它的基本原理是：利用激光束的干涉现象进行测量。
干涉是指两束光线相遇，在一定条件下，它们会发生干涉现象，形成干涉条纹。
这些干涉条纹的形态和数量可以反映出被测量的物体的形态、尺寸等信息。
激光干涉仪通常被用于测量机床加工的平行度、垂直度、角度误差等参数。
具体应用如下：1. 测量机床的平行度利用激光干涉仪可以测量机床导轨的平行度。
将激光干涉仪放置在一条导轨上，再让激光束照射在另一条导轨上，此时读取干涉条纹，便可判断导轨是否平行。
利用激光干涉仪可以测量机床主轴的角度误差。
将激光束照射到主轴上，读取干涉条纹，便可判断主轴是否与机床的加工平面保持垂直。
1. 高精度激光干涉仪具有高精度、高灵敏度的特点，可以测量微小的误差和变化。
2. 非接触式测量激光干涉仪是一种非接触式测量设备，不会对机床造成任何影响，保证了机床的精度和稳定性。
3. 测量快速相比传统的测量方法，激光干涉仪具有快速、方便的优点，可以快速地获得精度检测结果，提高了生产效率。
总之，激光干涉仪是一种高精度、非接触式的测量设备，广泛应用于机床精度检测中。
它可以快速、准确地检测出机床的各项参数，保证了机床的精度和稳定性，为加工生产提供了重要的保障。
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激光干涉仪在检测数控机床精度方面的应用
1.前言
随着大型数控机床应用的日见广泛，对大型机械两条导轨间平垂直度检测要求也越来越多。
传统的垂直度检测方法如大理石角尺配合干分表方法受标准角尺大小的限制只能应用于小型机器：另外采用四象限等传感器方法，则因传感器的精度漂移和读数稳定性容易受到环境变化的影响，使得其应用范围大大受限。
激光干涉仪是通过激光波长溯源的原理来实现数控机床几何精度及定位精度检测，激光干涉仪主要可以对数控机床进行线性、角度、直线度、垂直度、转轴测量等，下面就来一一讲解。
2.测量应用
2.1.线性测量
2.1.1.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。
线性测量构建图
水平轴线性测量样图垂直轴线性测量样图
2.1.2.线性测量的应用
激光干涉仪可用于精密机床定位精度、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。
激光干涉仪应用于机密机床校准
2.2角度测量
2.2.1.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，测试时角度反射镜
和角度干涉镜必须有一个相对旋转，相对旋转后两束光的光程差就会发生变化，而光程
差的变化会被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。
角度测量原理及测量构建
水平轴俯仰角度测量样图水平轴偏摆角度测量样图
2.2.2.角度测量的应用
机床准直平台/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。
水平方向角度测量
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，可由软件分析出导轨的直线度信息，实现角度镜组测量直线度功能。
2.3.直线度测量
2.3.1.直线度测量构建
激光头射出后的激光由直线度干涉镜以一定的小角度分为两束，并入射到直线度反射镜
中。
经直线度反射镜反射后，沿着新光路返回到直线度干涉镜中，经直线度干涉镜合束后返回激光头的进光口，当直线度干涉镜偏离光线，则两光束产生光束差，由激光干涉仪探测器探测出来，由软件计算显示出来。
直线度测量原理
在直线度测量过程中，一般尽可能的采用直线度干涉镜相对于直线度反射的运动，这样操作有利于提高测量的准确性和精度。
直线度测量构建
2.3.2.直线度测量应用
由于导轨磨损、事故造成的导轨损坏以及地基不牢导致的导轨弯曲等，会对机器的定位、加工精度带来直接的影响。
直线度测量可以显示出机器导轨的弯曲的情况，并可由生成的直线度误差对机器的性能做出评价和补偿。
直线度测量可以对水平面和垂直面进行测量，这取决于直线度干涉镜和反射镜安装的方法。
测量时，直线度反射镜固定，直线度干涉镜安装在移动的工作台上，通过直线度干涉镜的移就可以测量工作台的直线度。
机床平台左右方向直线度测量
机床平台上下方向直线度测量
2.4.垂直度测量
2.4.1.垂直度测量构建
垂直度的测量是直线度测量在二维方向上的延伸，进行垂直度测量就是在同一基准上对
两个标称正交轴分别进行直线度的测量。
然后对两个轴的直线度进行比较，得出两个轴的垂直度。
共同的参考基准通常指的是两次测量时反射镜的光学准直轴，在两次测量过程中既不移动、也不调整，光学直角尺用于至少一次测量中，允许调整激光束与直线度的准直，而不动直线度反射镜。
垂直度误差 = 棱镜误差 - （倾斜度 1 + 倾斜度 2）
垂直度测量构建
2.4.2.垂直度测量应用
垂直度测量通过比较直线度值从而确定两个标称正交坐标轴的垂直度。
垂直度误差可能是导轨磨损、机器地基差或双驱动机器上的两原点传感器未准直造成的。
垂直度误差将对机器的定位精度及插补能力产生直接影响。
一般情况下对于超过1.5米长的机器轴，使用激光干涉仪这样的光学方法是唯一的选择，因为传统的实物基准，如直角尺(金属或大理石等) 的长度一般局限于1米的范围内。
X,Y工作台和水平面垂直度测量：不管是什么类型的XY平台，包括龙门型或者混合型或者其他类型的XY平台，无论是大型或者小型平台，重要的是有一个共同的参考基准，如图31所示的直线度反射镜，测量过程中直线度反射始终镜保持不动。
机床垂直度测量
2.5.回转轴测量
利用高精密转台与角度测量镜组中的角度干涉镜，即可对回转轴进行任意角度测量和校准。
高精密转台小巧轻便、单手可握，可多种方式安装在被测机床上；高精密转台内置准直角度反射镜，提高操作效率；使用时采用锂电池供电、无线蓝牙传输数据，避免了绕线、线拖拽。
高精密转台应用
回转轴校准原理：
1、将转台定位在被测轴上并调整激光系统的准直（转台可以自动调整与光轴的垂直）。
2、在轴的起始位置将激光装置置零，在计算机上开始采集数据并运行数控程序。
3、完成越程后，轴到达起始目标位置（激光读数为零），记录激光读数。
4、被测轴以5°步距移至第二个目标，转台内置的反射镜反向旋转5°。
5、系统结合激光干涉仪与转台的读数，记录被测轴在5°的位置误差。
6、通过使回转轴依次到达一系列测量点，可测量并绘出轴的总体误差图。