96302单元六定位精度和重复定位精度检测教案-激光干涉仪.
激光干涉测量技术
数字处理
A O
C
B
O’
D
激光干涉仪应用及跟踪干涉测量技术
3）位置跟踪控制系统
误差分析：
激光干涉测量过程中，由于跟踪转镜的转角不参与对测量值的计算，所以只要在 运动过程中能保证干涉仪能进行干涉测量，不丢光，就能完成测量任务。电气系统 的稳态误差不会对测量精度产生影响。
A O
C
B
O’
D
光电池位置偏差对干涉仪测量精度的影响：光电池位置偏差对激光跟踪干涉仪测距精度影响不大，
新建立4个约束方程，可见存在一个冗余方程。
A B
D 3）只要增加动点数，使得冗余的约束方程个数大于或等于系统
未知参数，就可对系统进行标定。
C
激光干涉仪应用及跟踪干涉测量技术
解决自标定问题 四路激光跟踪干涉测量系统——引入n个动点
1）两点间距离公式，可建立4n个约束方程。 2）同时引入了3n个未知量（每个动点的x、y、z坐标）。 3）系统原有的未知量 共3×(4+1)＝15个
激光干涉仪应用及跟踪干涉测量技术
三路激光跟踪干涉测量系统
每一路激光跟踪干涉仪实时跟踪目标镜运动，并测量出目标镜到 跟踪转镜中心的相对长度变动量。
•如果动点到基点的初始长度已知，
P
那么动点移动后，其到基点的距离也就可以确定。
A B
•如果三个基点的相对位置关系也已知， 那么空间种运动目标的位置也就唯一确定。
基点1
基点2
基点3
基点4
基点5
L1 (x0 xb1)2 ( y0 yb1)2 (z0 zb1)2
初 始
L2 (x0 xb2 )2 ( y0 yb2 )2 (z0 zb2 )2
激光干涉仪测量步骤
激光干涉仪线性测量步骤一、做以下准备：（1）将云台所有旋钮（仰俯、摆动、平移）调至中间位置；（2）将三角架支座脚调至中间位置；（3）带5m长接线板；（4）带百分表、磁力表座、直角尺；（5）带两块水平仪，看机床工作台安装水平；（6）电脑提前开机，并打开测量软件；（7）补偿装置带进场之前提前接好；（8）两个人调光路的同时，一个人输入测量程序。
二、光路调整1. 将激光头置于三角架上，放在机床的右侧。
接电源线预热5分钟左右（激光头指示灯，红灯常亮或闪烁 绿灯常亮），预热时将激光头与电脑之间相连的数据线连接上，之后调节三角架的高低，并用水平仪将激光头调水平。
技巧：（1）大调调三角架支架腿，微调调脚架支座脚。
2）目测激光头相对于反光镜的高低，此时调整可用三角架中间升降摇把。
2. 将反射镜固定在工作台左侧。
注：（1）提前综合布局干涉镜、反光镜与激光头的位置，使它们上下左右对齐，并且反射镜尽量靠近干涉镜。
反射镜红点朝下安装。
（2）反射镜架设应满足全行程（例如：450mm）要求，并且不能和干涉镜相撞。
（3）将激光头尽可能接近工作台右侧行程限位。
技巧：（1）用直角尺将反射镜磁力表座与工作台T型槽调平行；2）用百分表将反射镜磁力表座与工作台T型槽拉平行。
3. 调整反光镜和激光头之间的光路。
（1）旋转激光器的光靶，白点朝下，使激光器发出较小的光束；（2）将机床工作台移动到激光器最近处，将一个光靶置于前端，白点朝上；（3）搬动激光头三角架，并调节三角架中间升降摇把，使激光束打到反射镜光靶白点中心；（4）移动机床X轴，使其逐渐远离激光头，观察反射镜光靶白点上的激光束，看其是否偏移出中心位置，一旦偏移出白点，则暂停机床，调整激光头云台上的水平摆动旋钮（左后侧小旋钮），使光束移动到以光靶白点为中心的水平对称位置，再调整激光头云台上的平移旋钮（左前侧大旋钮），使光束移动到光靶白点中轴线位置，然后调整三角架中间升降摇把，使光束移动到光靶白点中心位置。
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。
《激光干涉测量技术》PPT课件
P
线偏振光 I
偏振化方向 (透振方向)
I 1 I 2
我们研发各种偏振片和延迟器件
o光 e光
双 折折射射现现象
方解石晶体
CaCO 3
纸面
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折
光光
射
方解石 晶体
晶体的光轴
当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该 方向称为晶体的光轴。
在干涉测量中，干涉仪以干涉条纹来反映被测件的信 息，其原理是将光分成两路，干涉条纹是两路光光程差相 同点联成的轨迹。而光程差△是干涉仪两支光路光程之差， 可用下式表示
式中，nj、ni分别为干涉仪两支光路的介质折射率：li， lj分别为干涉仪两支光路的几何路程差。若把被测件放入
干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差将随着被测件的 位置与形状而变，干涉条纹也随之变化，测量出干涉条
激光干涉测量技术
干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一 门技术。20世纪60年代以来，由于激光的出现、隔振条件 的改善及电子与计算机技术的成熟，使干涉测量技术得到 长足发展。
干涉测量技术大都是非接触测量，具有很高的测量灵 敏度和精度。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、 长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测 量。在测量技术中，常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马 赫-泽德干涉仪、菲索干涉仪、泰曼-格林干涉仪等；70年 代以后，抗环境干扰的外差干涉仪(交流干涉仪)发展迅速， 如双频激光干涉仪等；近年来，光纤干涉仪的出现使干涉 仪结构更加简单、紧凑，干涉仪性能也更加稳定。
(4)“猫眼”反射器 如下图(c)所示，它由一个透镜L和一 个凹面反射镜M组成、反射镜放在透镜的主焦点上，从左边来 的入射光束聚焦在反射镜上，反射镜又把光束反射到透镜， 并沿与入射光平行的方向射出(与反射镜的曲率无关)。若反 别镜的曲率中心C’和透镜的中心C重合，那么当透镜和反射 镜一起绕C点旋转时，光程保持不变：“猫眼“反射器的优点 是容易加工和不影响偏振光的传输。在光程不长的情况下也 可考虑用平面反射镜代替凹面反射镜，这样更容易加工和调 整。
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。
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·按“x”退出本软件·按“CD\”退出子目录·关机10. 测量完成后的工作·关闭ML10。
激光干涉仪报告解读
机械工程综合实践实验报告课程名称机械工程综合实践专业精密工程指导教师彭小强小组成员刘强14033006谌贵阳吴志明实验日期2012.4.2—2011.6.25国防科学技术大学机电工程与自动化学院目录1激光干涉仪1.1激光干涉仪介绍1.2激光干涉仪原理2 激光干涉仪测量机床的直线度2.1实验器材以及平台的搭建2.2激光干涉仪的调试2.3直线度的测量3 激光干涉仪测量机床的重复定位精度3.1实验器材以及平台的搭建3.2激光干涉仪的调试3.3重复定位精度的测量4 实验分析与总结目录一、实验目的与任务 (4)二、实验内容与要求 (4)三、实验条件与设备 (4)四．实验原理 (5)1.定位精度测量 (5)2.直线度测量 (6)五、实验步骤 (7)1.设定激光测量系统 (7)2.调整激光光束，使之与机器运动轴准直。
(7)3.数据记录与数据处理 (8)六、实验过程和结果.......................... 错误！未定义书签。
1.X轴定位精度 ........................... 错误！未定义书签。
2.X轴直线度 ............................. 错误！未定义书签。
3.误差分析............................... 错误！未定义书签。
七、实验总结与体会.......................... 错误！未定义书签。
1.实验总结............................... 错误！未定义书签。
2.实验心得体会........................... 错误！未定义书签。
3.对课程的一些建议....................... 错误！未定义书签。
综合实践3 伺服系统运动精度建模与评价一、实验目的与任务通过对三轴机床的X轴进行定位误差实验，使学生掌握一般机构空间运动精度的测量与分析评价方法。
激光干涉仪技术参数
用途及技术特点：用于数控设备、测量仪器等产品的直线轴线性定位精度、俯仰扭摆小角度精度、直线度的检测与验收。
★激光干涉仪系统所有测量功能均采用激光波长作为测量基准，具有溯源性。
不采用四象限传感器等测量角度或直线度方法。
★仪器扩展性、兼容性和互换性：可以进行多轴机床的误差补偿及回转轴精度标定，可与其他数字指示器设备配合使用, 实现设备几何精度的检测。
★双轴测量软件：可在一台计算机上连接并控制二台相同型号的激光系统，提供了同步采集两平行轴数据的能力。
★动态测量功能：可以进行机床系统动态测试，利用动态特性测量与评估软件,对导轨的动态特性进行分析，对机器故障源进行诊断。
1、激光头：1.1、★激光头具备80米测量能力；1.2、★激光稳频精度（开机一小时开始拍频）：≤±0.01ppm；1.3、★系统预热（进入精密测量）准备时间：≤6分钟；1.4、接口：内置USB连接，无需单独接口；外部电源，90 V AC - 264 V AC1.5、标准配置还具有一个辅助模拟信号输出、触发信号输入；1.6、激光头前部具备光强状态指示灯，以方便激光准直；2、补偿单元和传感器：2.1接口：内置USB通讯端口，无需单独的接口；2.2内部传感器：空气压力、相对湿度；2.3外部传感器：1个空气温度传感器、1个材料温度传感器；2.4传感器参数：3、线性测量参数：4、角度（俯仰与扭摆）测量参数：5、短距直线度测量：6、软件包：6.1 系统手册说明书包含每个测量功能的文字说明和图解设定步骤、校准技巧及分析信息，可安装在计算机上并使用软件的“帮助”按钮直接进入或作为独立的参考文献使用；6.2、★软件包括线性、角度、回转轴、平面度、直线度、垂直度、双轴及动态测量，数控机床测量程序自动生成软件功能；6.3、★双轴测量软件可在一台计算机上连接并控制二台相同型号的激光系统，提供了同步采集两平行轴数据的能力，从双轴上采集的数据同时显示在PC机上并根据要求存储起来，然后分别加以分析；用以同步测量机床的主动轴和从动轴间的同步误差检测。
项目六数控机床位置精度检测与补偿ppt课件
工程六数控机床位置精度检测与补偿
❖ 2.因电动机丝杠衔接及转动而产生的间隙误 差
❖ 电动机与丝杠的衔接方式通常有三种: ❖ 联轴器----传动比1:1 特点是:具有较大的改动
刚度；传动机构本身无间隙，传动精度高； 而且构造简单，安装、调整方便。
工程六数控机床位置精度检测与补偿
❖ 同步带传动----传动比由同步带的齿数比确定， 有间隙。
类 ❖ 1、几何精度 ❖ 指影响机床加工精度的组成零部件的精度，包括
本身的尺寸、外形精度及部件装配后的位置及相互 间的运动精度，如平面度、重回度、相交度、平行 度、直线度、垂直度等。
工程六数控机床位置精度检测与补偿
2、位置精度 简单的讲，位置精度就是指机床刀具趋近目的位
置的才干。它是经过对丈量值进展数据统计分析处 置后得出来的结果。普通由定位精度、反复定位精 度及反向间隙三部分组成。 3、任务精度
工程六数控机床位置精度检测与补偿
❖ 两个方向沿轴线
轴线
P
工程六数控机床位置精度检测与补偿
❖ 两个方向绕轴线
P
工程六数控机床位置精度检测与补偿
❖ 知识点2 传动误差分析及丈量补偿 ❖ 1.因滚珠丝杆副而产生的进给传动误差 ❖ 有两种： ❖ a.螺距误差---丝杠导程的实践值与实际值的
偏向。 ❖ b. 反向间隙---丝杠与螺母无相对转动时，丝
工程六数控机床位置精度检测与补偿
➢ 定位误差按其出现的规律可分为两大类：
➢
➢ (1)系统性误差 误差的大小和方向或是坚持不变， 或是按一定的规律变化。前者称为常值系统性误差， 后者称为变值系统性误差。
➢ 此类误差普通可以经过误差补偿方法弥补。
➢
➢ (2)随机性误差 误差的大小和方向是不规律地变化 的。
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教案（数控机床整机性能检测）
图1 数控机床用滚珠丝杠
在引导学生经过讨论后得出结果：使用激光干涉仪可以检测螺距误差和反向间隙。
Renishaw ML10 Gold Standard
）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。
（2）使用激光头后方的指形轮组来调整，使光束垂直扫过目标。
调整指形轮组，直到光束位于相反方向离目标中心的距离相同的位置，如图4 所示
在软件中如下设置目标：
选择目标点中的等距定义目标，如下图所示：
2
的窗口接着我们在内部设置数据如图三所示：
1
在弹出的窗口中输入文件名，并且选择程的序存放路径按保存，会弹出下图：
图1 →图2
在图1中需要我们选择的为：数控系统的型号。
我们针对我们当前检测机床的数控系统型号作正确的选择，接着弹出图2的窗口，这个窗口要求我们填写与程序相关的数据，我们如下图所示填写：
程序号：0001
1
即可，接着会弹出另一个窗口如下图
这里我们只须修改停止周期为4.00越程为4.00即可，其实默认也没问题。
随后我们会发祥软件右下脚改变成数据记录画面：
接下来的工作就是用单步的形式运行检测程序，单程序运行到G01 Y000.000
这里的时候便停止按软件上的设定基准，之后则自动开始检测。
4.数控机床数据补偿
1）数据分析
我们分析速据的时候在软件中的操作如下：之后点击绘制误差补差表得如下图:
（2）数据补偿
SIEMENS 802D螺距误差补偿方法：
此系统的数据和法拉克以及三菱的补偿方法有较大的区别，补偿点的输入方法是通过一个编辑一个程序来实现的，其操作方法如下：
方法一
首先利用准备好的“802Ｄ调试电缆”将计算机和802Ｄ的COM1
从WINDOWS的“开始”中找到通讯工具软件ＷinPCIN，并启动；
Ｗ；然后选择接受数据
进入系统的通讯画面，设定相应的通讯参数，然后用键盘的光标键选择“数据…”
按照预定的最小位置，最大位置和测量间隔移动要进行补偿的坐标；
用激光干涉仪测试每一点的误差；将误差值编辑在刚刚传出的补偿文件中；
将编辑好的补偿文件载传回
设定轴参数
同方法一，将计算机和
编辑补偿文件，修改文件头文件尾（见下面的例子）
用激光干涉仪测试每一点的误差；
按软菜单键“执行”选择加工程序“
设定轴参数MD32700=1，然后返回参考点。
补偿值生效；。