激光干涉仪功能与应用

1、激光干涉仪功能与应用作者: 日期:s J 600 0激光干涉仪产品具有测量精度高、测屋速度快、测量范国大、分辨力髙等优 点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对线性、角度、平而度、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。SJ600 0基本线性测量配置：图2基本线性配萱SJ6000全套镜组:镜组附件:轻型线性附件远距离线性附件可调转向镜直线度附件“3*图4 -SJ

2、 6 0 00镜组附件镜组安装配件:图S-SJ6000镜组安装配件1/1 线性测量要进行线性测量，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朿的参考光路，另一朿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。激光头测反射縄图8 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、三坐标的左位精度、重复怎位精度、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9激光干涉仪应用于机

3、密机床校准图10-激光干涉仪应用于三坐标机校准SJ 6 0 00软件内置10项常用机床检验标准，自动采集完数摒后根据所选标准自动讣算出所需误差数据,可生成误差补偿表，为机床、三坐标的误差修正提供依据。中WSJ6000#光干後仪放件Vl.OI |11 lx | */ n I m程I ru划殳I毀灶協I千曲氏CHOTESK0.2501um挣东测St纯加畑|如周期祕J |自动|光埃正常|电路止命|图8数据采集界而图9数据处理界而1.1.2.2. 高精度传感器校准利用激光干涉仪对位移传感器检立成为发展趋势，其特点是反应速度快、测量精度髙。图1 1 激光丁涉仪应用于传感器校准1/I.2.3实验室标准器激

4、光干涉仪是当今精度最髙的测长仪器，因光波具有可以直接对米进行龙义且容易溯源 的特点，因此国家实验室多用激光千涉仪做实验室标准器进行量值传递。图12 激光丁涉仪应用于实验室行24.轻型线性附件的应用对于光学镜重量或尺寸可能影响机器动态性能或光学镜安装遇到困难的应用场合，中图仪器提供的轻型线性附件，其小角锥反射镜重量在8g以内，可直接吸附在测量设备上，以此降低镜组附件重量对机器测量的影响。详见下图：图13轻型线性附件图1 4 轻型线性附件应用于测长机实例图1 5 轻型线性附件应用于螺纹机测量实例1.1.2.5.可调转向镜的使用可调转向镜可以把水平光线倾斜20以上的角度,用于倾斜机床、三坐标机的测量

5、。图16倾斜机床的定位精度检测1.1.2.6.测头夹具的使用测头夹具能固定在“ 32mm的三坐标探头上，方便固左线性反射镜。12角度测量1.2.1.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SJ 6000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图18水平轴俯仰角度测量样图图19-2水平轴偏摆角度测量样图1.2.2.角度测量的应用122.1.小角度精密测量激光涉仪角度镜能实现10。以内的角度精密测量匚图20小角度测量实例122.2. 准直平台/倾斜工作台

6、的测量由于角度镜组的不同安装方式，苴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2 1 水平方向角度测量图22-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，可由软件分析岀导轨的直线度信息，实现角度镜组测量直线度功能。13 直线度测量1.3.1.直线度测量构建SJ 60 0 0激光头射出后的激光由宜线度干涉镜以一泄的小角度分为两束，并入射到直 线度反射镜中。经直线度反射镜反射后，沿着新光路返回到宜线度干涉镜中，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

7、显示出来。直线度反射镜直线度干涉镜图2 3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，这样操作有利于提髙测量的准确性和精度。图24直线度测量构建1.3.2.直线度干涉镜的连接SJ 60 0 0直线度干涉镜提供两种连接方式。除通过夹紧块连接外，还可以通过直线度 附件中的M 8连接头连接。图25直线度附件M8连接头以及应用1.3.3.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,会对机器的疋位、 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

8、对水平而和垂直而进行测疑,这取决于直线度干涉镜和反射镜安装的方 法。1331 机器轴.直线导轨测量当需要测量导轨较长时，传统的直接测量方法无法提供这样的测量长度和精度。测呈建议将质虽:较轻的直线度丁涉镜作为移动部件，因为较重的反射镜的移动可能会对测量的准确性产生影响。图26直线导轨左右方向直线度测虽:图27 宜线导轨上下方向直线度测量1332机床工作台直线度测量测量时，直线度反射镜固泄，直线度于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o图28机床平台左右方向直线度测量F1 129机床平台上下方向宜线度测虽图30-小型工作台直线度测虽:14垂直度测量1.4.1.垂

9、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。然后对两个轴的宜线度进行比较，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,光学宜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。垂直度误差二棱镜误差-（倾斜度1+倾斜度2）图31垂直图测虽构建1.4.2.垂直度测量应用1.4.2.1.机器轴垂直度误差测量（数控机床、坐标测量机等）垂直度测量通过比较宜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

10、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 器的左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米的范囤内。1.4.2.2.X, Y轴垂直度对准X,Y工作台和水平而垂直度测量：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。图3 4-机床垂直度测虽15平面度测量1.5.1.平面度测量原理平而测量是在角度

11、测量的基础上做的延伸，利用角度测量的附件记录下一系列平而位置 角度，再转化为髙度的变化。一般按照对角线的方法测量岀平台上不同位置的高度变化值, 提供软件计算得到整个平台的平而度。图35-平面度测量原理1.5.2.平面度应用及方法测量一个平面的平而度，需要在平面上采集若干条测量直线，平而度测量有常用的方法DH. EG、AG. BF、CE. GC的次序进行测量。图38.大理石平台平而度测量实例16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

12、锂电池供电、无 线蓝牙传输数据,避免了绕线、线拖拽。图3 9 咼*吉密转台髙度V 6 5mm直径:125mm角度测量范(0-360) 测量精度:土 1角秒最髙转速:10rpm图4 0高精密转台应用回转轴校准原理:1、将转台左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、在轴的起始位苣将激光装置置零，在计算机上开始采集数掳并运行数控程序。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

13、绘出轴的总体误差图。2 动态测量动态测量包含基于时间的动态测量和基于距离的动态测量。其中通过基于时间或位移的 两种方式采集到大量的数据，对这些数据进行动态分析和FFT分析。英中动态测量与分析包括?（立移一时间曲线、速度-时间曲线、加速度-时间曲线、振幅与 频率。软件可与线性、角度或宜线度光学镜组配合使用，用于线性振动、角度振动、动态直线 度等切削或切割应用场合。可以“实时”监控数据（如调试机器参数），并可保存最终结果 用动态分析软件进行进一步分析。21 基于时间的动态测量基于时间的采集使动态软件能够提供相对位移数据,动态软件通常在用户设立的时间范 围内采集并保存这些数据。2.1.1. 机器位置

14、控制 运动控制器PID参数设置。 高速运动后机器的稳左性和稳泄所需时间。 用于髙性能运动控制的微小步幅（.亚微米）运动测试。2.1.2. 振动监视 扫描应用：用于泄位精度不重要、但恒速对实现高质量成像非常关键的场合。 机床应用：典型应用包括要求刀具慢速、平稳轮廓运动的高质量表而精加工。2.1.3. 振动分析 分析被测对象的振动频率 通过快速傅立叶变换（FFT）分离振动频率22基于距离的动态测量运动轴在不停顿的情况下以用户指定的间隔采集数据。23动态测量分析测咼软件主界而:0. 00000.000ZffJft）：5O垒 101. 325图41 一测量软件主界而测量完成实现多种结果分析图4 2 目标位登的过冲和稳左时间分析可以用于分