高精度激光干涉仪具有测量精度高、测量范围大、测量速度快、高测速下分辨率高等优点,结合不同的光学镜组,可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。
该仪器的基本操作:
1、开机:接通电源打开电源开关,1分钟后开始检测;
2、光路调整:旋上适合的标准镜头使标准镜头的星点对准寻星窗口中间的黑点,显示器上显示完整的圆形图像;
3、透镜面形检测:调节沉座到被检透镜的适合尺寸,放上透镜调节高度和透镜调节钮使透镜的星点与标准镜头的星点重合,观测显示器是否出现干涉条纹,条纹越少精度越高;
4、透镜曲率半径检测:开启标尺电源开关(清零),调整图像到看清直线干涉条纹(3条到5条),凸透镜向上调节高度(凹透镜向下调节高度)到第2个星点出现的时候调节标准镜头调节旋钮,使图像出现猫眼像,标尺移动的数值就为被测透镜的曲率半径。
应用
(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。利用雷尼绍ML10激光干涉仪不仅能自动测量机器的误差,而且还能通过RS232接口自动对其线性误差进行补偿,比通常的补偿方法节省了大量时间,并且避免了手工计算和手动数控键入而引起的操作者误差,同时可最大限度地选用被测轴上的补偿点数,使机床达到较佳精度,另外操作者无需具有机床参数及补偿方法的知识。
(3)数控转台分度精度的检测及其自动补偿 现在,利用ML10激光干涉仪加上RX10转台基准还能进行回转轴的自动测量。它可对任意角度位置,以任意角度间隔进行全自动测量,其精度达±1。新的国际标准已推荐使用该项新技术。它比传统用自准直仪和多面体的方法不仅节约了大量的测量时间,而且还得到完整的回转轴精度曲线,知晓其精度的每一细节,并给出按相关标准处理的统计结果。
(4)双轴定位精度的检测及其自动补偿 雷尼绍双激光干涉仪系统可同步测量大型龙门移动式数控机床,由双伺服驱动某一轴向运动的定位精度,而且还能通过RS232接口,自动对两轴线性误差分别进行补偿。
(5)数控机床动态性能检测 利用RENISHAW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(FFT),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)分析等。
激光干涉仪为机床检定提供了一种高精度仪器,它精度高,达到±1.1PPM(在0~40℃下),测量范围大(线性测长40m,任选80m),测量速度快(60m/min),分辨率高(0.001μm),便携性好。由于激光干涉仪具有自动线性误差补偿功能,可方便恢复机床精度,更受到用户欢迎!
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激光干涉仪是精度高的线性位移测量仪器,其光波可以直接对米进行定义,可溯源至国家标准。但是在使用中往往会出现检测偏离值,偏离预估的情况,下面来介绍几个引起激光干涉仪测量误差的原因。
1、阿贝误差
因测量光学镜组的安装高度不在被测设备的运动轴上引起的测量误差称之为阿贝误差。产生的原因是设备移动时存在俯仰、扭摆差,因此光学镜组与运动轴偏置距离越远,引起的阿贝误差越大。
2、环境因素
环境补偿单元能准确采集空气温度、压力、相对湿度信息,基于Edlen公式计算空气折射率,以此对激光波长进行补偿。
同时环境补偿单元中材料温度探头能实时高精度测量被测设备温度,对其进行温度补偿。但是往往因为操作人员将材料温度探头放置在错误的位置,致使采集的数据不能真实反映被测物体温度状态,从而增大测量误差。
正确方式:在线性测量中,需要开启环境补偿单元,并正确设置补偿材料的种类,放置材料温度探头的位置。在高精度的测量中,需要给予环境补偿单元以及被测物充分的恒温时间。
3、余弦误差
激光束路径与被测轴之间存在的任何未准直都会造成测得的距离和实际的运动距离之间有差异,此误差被称为余弦误差。
当激光测量系统与运动轴未准直时,余弦误差会使得测量的距离比实际距离要短。随着未准直角度的增加,误差也跟着显著增加
处理方法:若激光测量出现余弦误差,则激光读数将会小于原本应有的数值。因此,通过“轻微”调整云台的俯仰及偏转旋钮直到取得最大的激光读数,将能消除轴上的余弦误差。
4、死程误差
死程误差是在线性测量过程中与环境因素改变有关的误差,在正常状况下,死程误差并不大,而且只会发生在定标后以及测量过程中的环境改变。
处理方法:在设定定标位置时,固定反射镜和移动镜组应尽量彼此邻接,以此减小死程误差。
5、镜组的安装细节
为了最小化振动作用并加强测量稳定性,镜组应牢靠固定到所需的测量点上;磁力表座应直接吸住机床底座,避免吸装在机床护罩或机床盖等较薄弱的部分;确保吸装的表面平坦且没有杂质。
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