XL80雷射操作手册

1、雷射干涉仪操作手册明江贸易股份有限公司编制手册内容一. RENISHAW公司简介1二. 雷射干涉仪原理2波的速度3(2) 干涉量测原理3(3) 雷射干涉仪4(4) 雷射干涉仪一般量测项目 4三. 注意事项5四. 雷射干涉仪防止误差及保养 5(1) 雷射干涉仪防止误差 5(2) 雷射干涉仪保养方法 6五. 安全及注意事项 6六. 雷射光原理及特性 7七. 雷射硬件介绍8八. 雷射架设流程图 15九. 定位量测原理及操作 16(1) 线性定位量测原理 16(2) 量测方式仃十.雷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 雷射操作之步骤

2、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5720113567731十六.RX10旋转轴之量测 62(1) 说明

3、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 110RENISHAW 公司简介RENISHAW为一冢英国公司产品营销全世界，主要产品有三次元量床之测头、测 针、BALLBA

4、R循圆测试仪、雷射干涉仪？?等等及产品经NPL(英国国家 标准)认证为ISO 9001之合格厂商RENISHAW公司为机器设备制造商提供量测检验系统的仪器，提供各种用于机器 精度检定的量测设备进而改善机器的精度RENISHAW XL80高性能雷射干涉仪是机床、三次元坐标量床及其它定位装置 精度校准用的高性能仪器，由于最新电子技术的应用，使其雷射波长非常稳定并保 持了低成本高效率的工作流程RENISHAW产品介绍：雷射干涉仪量测系统循圆测试仪器(BALLBAR)量测系统三次元测头测针系列黏贴式光学尺系列雷射干涉仪量测原理MICHELSON E0干涉原理两个频率振幅波长相同的雷射光波因相位变化而发

5、生不同程度的干涉a. 相长干涉（建设性干涉）b. 相消干涉（破坏性干涉）相消干涉21波的速度V = f 入若 f,入 con st 则 V const點I畐鑑轟勰箱體萨n個整數叭收 點按收點2干涉量测原理線性干涉儀量測路徑卜iQf四 fowfiQwsttaiHiiaildifiil 0 Q HicmwiTI4庐lnjiP：WMwnil!卜X心3 t X岭八咤花二 L _ .DccTir*fcCTiilUseti f 335s.功St袁器5t疣它ej_l 目 悟主忘世81百启得创云1 ECEKil1 KE（图一）（图二）（三）定位量测系统架设操作：步骤一：将所有硬件依图所示，完成接线及架设綜性干

6、涉犠線性反肘锐竜虑裝豊XL80胡肘氮溫呈測頭穆葩右向三搁架光學鏡組安装配件KCGO補價單元镜组架设前之注意事项(1) 先空跑预量测轴的行程，确实了解机床起点与终点，再架设镜组(2) 减低死径误差，干涉镜与反射镜架设越近越好(3) 干-反镜组需架于机台的床台与主轴上，因其是相对移动物体(4) 对焦时避免反射回来的雷射光打在雷射光射出口处(5) 对焦时近端调平移、远程调角度步骤二：镜组架设之步骤(1) 干涉镜需置于雷射头与反射镜之间，而当中有一块反射镜是锁 在干涉镜上(如图一所示)側視圖XL80雷身寸頭fi n線性反射羈線量測光束線性干f琢鏡線性反射鏡图一(2) 注意干涉镜上所画的箭头，必须两个箭

7、头分别指向两个反射镜 上(如图二所示)側視阖線性反射鏡線性分光鏈XL80W射頭雷射光東的另齐入口線性干渉儀行程軸糸臬糸泉阻反射鑽图二(3)水平轴向量测镜组架设XL80雷射頭線性干涉儀量測反肘鏡(4)垂直轴向量测镜组架设行程軸線基準反身寸鑽XL80雷射頭線性干涉It(5) 斜背式车床量测镜组架设旋转镜图1 旋转镜旋转镜可以与线性、角度或真直度光学镜组结合使用，量测机器的对角线或倾斜 轴线。它可以安装在光学镜组上，使设定快速、简便。旋转镜用于使激光光束在垂直面上偏转0至135度。它的主要应用是量测或校准斜床式车床或机器对角线。以下两个图显示在斜床式车床上使用旋转镜进行线性量测的方法。图2显示的配置

8、用于轴线与水平面的夹角大于45度的量测。旋转镜与斜轴之间的准直误差应调整在士 2度以内。可以使用量角器量测行程的斜角，并设定旋转镜与该斜角 平行。图2 -斜轴与水平面的夹角大于 45度时使用的旋转镜图3所示的配置用于X轴与水平面的夹角小于 45度的车床。制複圖葆性干涉傩ML10燔射图3 -斜轴与水平面的夹角小于 45度时使用的旋转镜步骤三：镜组调整(1)将雷射光射出口转至对焦用小孔射出口位置(如下图)当反射镜及干涉镜皆准备好后，将要量测的轴回归原点(起点)或移 动到与原点相反的极限位置(终点)(3) 将干涉镜及反射镜架到量测轴及另一辅助轴上(4) 尽量将干涉镜及反射镜之间的距离缩小，越靠近越好

9、(避免死径误 差,如下图)俯視圖基準反射麹線性干涉儀XL80雷射頭量測反射饋苔韻面應平彳亍(5) 两镜组靠近时可直接移动反射镜组使光点重迭，再利用脚架上升，平移机 构将重迭光点移到接收孔，此时检查计算机里接收光线的强度(6) 将反射镜移动至量测距离的极限，将偏离标靶白点的激光束，用上下左右 角度调整调到白点上(如下图)(7) 将反射镜标靶取下检视反射回来之光点的重迭度，若光点不重迭，在近端 不重迭时是两镜组上下或左右没有在相同之位置高，必须调整分光镜或 反射镜使之重迭，在远程不重迭时是因有角度偏差，必须调整雷射头的偏 摆及倾斜角度使光点重迭(如下图)(8) 将重迭的光点利用脚架平移或上下调整，

10、使光点落在雷射头对焦孔上、 / - 、(9) 将雷射头对焦孔转至接收孔位置上(如下图)，检视光线的强度(10) 将反射镜移到近端的位置，检视光线强度和远程的光线强度一样即可(11) 需注意光线强度超过50%即可量测，但近距离与远距离时光线强度需 相同才可做量测25 次）25 次）20 次）控制器程序范例X 轴方向（例如 X 轴行程总共 主程序 0001O0001；G91G28X0.；M98P0250002；G01X -3.F500.；X3.；M98P0250003；M30；Y 轴方向（例如 Y 轴行程总共 主程序 0001O0001；G91G28Y0.；M98P0250002；G01Y-3.F

11、500.；Y3.；M98P0250003；M30；Z 轴方向（例如 Z 轴行程总共 主程序 0001O0001；G91G28Z0.；M98P0200002；G01Z-3.F500.；Z3.；M98P0200003；M30；500mm ，每 20mm 取一点，共 子程序 0002（雷射去的行程） O0002；G91G01X-20.F5000.；G04X3.；M99；子程序 0003（雷射回的行程） O0003；G91G01X20.F5000.；G04X3.；M99；500mm ，每 20mm 取一点，共 子程序 0002（雷射去的行程） O0002；G91G01Y-20.F5000.；G04X3

12、.；M99；子程序 0003（雷射回的行程） O0003；G91G01Y20.F5000.；G04X3.；M99；400mm，每20mm取一点，共子程序 0002（雷射去的行程） O0002；G91G01Z-20.F5000.；G04X3.；M99；子程序 0003（雷射回的行程）O0003；G91G01Z20.F5000.；G04X3.；M99；（四）进入定位量测软件（1）由开始工具列中选择 Renishaw LaserXL进入（如图一所示）点选欲执行之软件：线性测长（定位量测）（如图二所示）Adober RBidBrV.OnReraaluiv LiaexSILCHF Kiln inn if

13、lnhTQAsas CbusM id乍己AU3Uiit7kUSB2.0 比 Cscisra卜冊睡匪握式卜O档軒.Adale Eea:tr70盘端怖助| Wjoili5*ia 5l$dba|四 RHJT阳N 师 ERhaf囱 PC-DMKSni-IIQ Soartijf PowtiQwsttaiHiiailditEl 0 画 HiqiD!atfEkvalap：NMwnYh 卜（图一）（图二）（3）点选线性测长，进入定位量测软件窗口（如图三所示）图三工具列隹同說明f分析k另存新檔A*開始 取平均開關轉換 顧示解析度 更換誤差單位 更換顯示單位 設定預設値 設定基準 轉換正負方向 開啓舊檔 .目動設

14、定模式o O47(4) 点选档案，开新文件选择欲设定模式：自动设定模式 手动设定模式 随机设定模式选择:自动设定模式或按工具列中方块CD関啓舊檔IJTi ri1醴揺設定棋式 手動證定損云，输入目标设定：如下图(5)选择确定后，自动讲入目标设定Data Cap tune Setup 12 5|按ISO標準產主目標13第一定位點厂一最終定位點間距値 目標値些cl第一定位黠:測量之起點 最終定位點;測量之最終點 間距値:每定位點之距離刀興點最後位3目標値:總行程之目標値檢視目標設定誤差帶微米:設定誤差公差帶(7)完成后按丨二|输入数据标题_定位方式:直進式朝聖式鐘擺式量測次數:所要量測的次數選擇方向

15、:雙向(抓取去程跟回程之歎據) 軍向(只抓取去程之數據)Test Information(8)按二_后进入自动数据抓取设定Dala Csphue Setup 1 2 3自動抓取:直莖/無效自動抓取 丿抓取方式抓取方式:位置/定位最小停止周期2W二讀數稽定性 公差窗口一越程量大/卜趣程行勤取悄I秒0.001 二毫米4,HKxtTKJj(JU4 l.fi:LuerlUEl%-跆出驕芳厳嫁(JU4 l.rtll岂獰圍羽嫌檢分护二具配酎就眾妥駅川启|目庵I厘 陌|%|l|KKhl劃卜jg 2005J離：T下图为进入分析系统画面中的快速工具列59故大倍率比例單位 顯示各量測値 車一阖形繪圄複製列印 開瞽

16、舊檔分析(2)选取分析规范ISO 230-2 1597 AnsdystsTlot ISO 230-2 1597 State Table ISO 230-2 1597 Triplet Plat GE/T 17421 AnalyasFlot GEM 17421 State Table GE/T 1721 Triplet Plot ISO 250-2 Wysh Plat ISO 30-2 沁诚:al Tatle BS 3800 ReverssLl frijLfrt BS SOO AccuiacyBS 3800 StetstijGftl Table BS 4656 Reversal ttirlet B

17、S 询656 AccuracyBS 4656 Stetcal Tble NHTEZ (Offsel)NW TEA Sfetial Ubte WTEA (SWard) ASME E09.1 临 MASME B89.1.12MSfefeTAblfi ASME B5.54 Analysis Plot 朋MEE554 帥血3Wble YDI2617VEI2517 Template VDI2617Shtiffticil TableGB 10931-89 Staite TatleE6O-M9E6U-099 StstisUcal PiwtRenishaw AmdyasRewhaw EtatisliceLl

18、TableTrend Anfllysis Ploi列印康嫦勢蘑 選揮數慷繪圖 抓取數搏區1表 誤差補情凰表 列E|環境皺鶴左HS分析系統內RENISHAW 原廠依照各國分析规範所設定 之分栃方法包RENISHAWIM 廠分析規範雷射误差补偿图表之范例 下图为VDI 3441之分析规范，此规范为德国针对机床的运行和疋位精度校正的基 本原理，为目前工具机产业常用之规范(仅供参考)VDI 3441Error Comp ExampleVDI 3441 -線性Machi ne: Li near Exampl eAxi s: XSeri al No: 15345/Li nLocat i on: M dDa

19、t e: 09: 00 Sep 2 97U平均 ：By: R. T. S.Ps平均：目標(毫米)反向誤差U ma 4. 860Posi t i on定位精度P:18.5132. 040重覆精度Ps m12.0 077. 132位置偏差Pa:11.0 80U:反转背隙(reversal error)通称背隙Ps:定位散布度(positional scatter)表示沿测试轴各个位置随意的偏差对定位误差之 影响，可能被视同方向重复性之测试P:定位不确定度(positional uncertainty),沿测试轴之总偏差由定位偏差值，反转误差 和在每一标的点定位散布度计算得来Pa定位偏差(posit

20、ional deviation)沿测试轴各量测点间平均定位误差之最大差异雷射误差补偿图表操作之流程与范例1點選分析殳點選誤差補憤圖表N圈表類型選援棕合顛璽4補價類別走减値程式否寫G91時，請選援此項目） 絕對值蛋式書宮越時赛選搓此項左正負第轉向（4“尬正負方向的轉撤依桂制器而企 有報差值與補價値二懈値!1正财删撫旳鶴差値dftWii加000吗僖起點|0.0000罐勰點輦米刚曲0灣製iwasISO230-2 醐 Aj呃lfctISO KM妙沁嗣 ISO 囚鬥 1597 TnpietFLot Wl 17googoooooogoooog丰甫f貪殴-渲1微来）*ISIS（六）热漂移下图为量测热漂移之最

21、典型的图形（锯齿状），以时间取点，每趟来回为5分钟, 所以前5分钟其误差值比较大13回兰移繪出隋冇播旣DEAim規皇外至室内aRTL馬旦思対第一趟 姿旳米 、 爲玄理的箕二趟誤羞谑從2.7御来 開始-I1痢試地貂：口期 14:14D5 20DJ齿卑心仙迢紅空:凡圭空內癒e老I上图量测是以设定点数用时间抓取(共500点每2秒抓一点)，其方法如下:(1)选择目标点t手动设定模式t设定定位目标数t编辑目标值t 设定抓取数据启动-自动数据抓取设定-开始量测目標點弧取資料缝梯設走慌式T配置乘就資料桶目錄(七) 数据打印(1)按档案选择打印机设定打印机设定中选择所安装的打印机(3)按打印印出所选择的数据或

22、按工具列中方块t檔案編鶴 圖形 檢視 令析 工具配冒系縣 視窗 說明匚竝01 WCld-Shift-P 1列表機設定CU1-T福案屬性Cid-EiiteT退出Chi-5(八) 其它功能设定说明(1)配置系统说明 資料福吞痢 設定資料儲存位置環境設定 量測輩位 角度傑般 工具刊 裝置選|睾 介Wtit 呼叫酉逼檔 儒存酉匱萌 語杀選揮氣壓，溫度及膨脹係數之單位設定膨張系數(ppnoCi 1(11.70膨脹系數單隹ppm/oCT大氣壓單位mbsrw空氣溫度單位攝氏材料溫度單位攝氏V確定角度係數角度量測鏡組識定用公英制切換忌小數點f曼保留位數設定介面位址|選 mL80&XC8gg：（連線完成後軟體會

23、目動搜尋序號）裝置選擇選擇所連接的硬體設備呼叫配置檔呼叫軟體所有的設定儲存配置檔齡軟體所肓的設定語系切換中英文切換警告信号及消除量測單位測量棋式A: XL80 NOT RESPONDING雷射无反应，表示电源无送入检查雷射ON/OFF及不断电器之ON/OFF及最初之外接电源插座ON/OFF是否在开的位置B： SIGNAL LOW 雷射光线讯号太低 表示对焦动作没做好1 重新做对焦动作2请无相关人员离开C： HEATER FULL ON 雷射加热器正在运作 表示目前无法做量测 ,等待十分钟再看其是否消失恢复正常D： BEAM OBSTRUCTED 雷射光线被阻隔 表示曾被遮到或主轴头滴油及工作台

24、附近之无尘纸,报纸等飘起遮住光线1 请无关人员离开2将主轴附近漏油擦干净3清除工作台附近之报纸及无尘纸4 按归零键消除AlarmE： XL80 NOT ON 但( I )为绿灯 雷射机不正常 表示计算机连接信号有问题1 将雷射头隔10秒后再启动2离开本系统再重新启动3检查与雷射头相关之信号线4 若仍无法消除，则请与RENISHAW公司技术人员联络F： XC80 FAUL 环境补偿装置失效 检查 USB 连结是否正常G: HIGH SPEED ERROR高速度误差表示雷射在撷取数据时，镜头移动太快或光线瞬间被挡到MOVE OVERRUN过行程移动镜头移动距离须超过OVERRUN设定，检查程序是否

25、有消除背隙H : PREHEAT雷射正在预热中表示刚开机之状态，大约6分钟左右可恢复正常，与C之不同为量测 中可能出现但仍可执行量测动作（不过不见得准确），归零消除再等待 10分钟,若仍无法消除，将雷射OFF后再ONI : LASER UNSTABLE雷射光线未达稳定状态此时光线忽有忽无，待6分钟左右雷射之LED指示灯由红转黄并 变绿灯时，即自动消除1 经6分钟左右若无消除，以归零强制消除，若长期处于黄灯，请检 查电源线是否正常，再启动2检查雷射反射之光点是否打在雷射光出口处快速功能键键盘按Ctrl+H会出现1干涉仪控制键，如图一所示键盘按Shift - Ctrl不要放接着按U+H会出现2用户

26、附加控制键，如图二所示1干樓儀控制餐Ctrll短時匱平均值Orl2S時間平坷值0:1 A平均狀態0忒用闵G:消除MLO#読QriD:储零制E;更換課差重位CtrlG-符祈軸掳饲P;設定預設值OrlR:S析度（小數靠位數）61$ :略D兀如U:更換購示童位凶V錯誤前區後一憎有效值 QrlW :再融勒如kdlrnodulEs） %卜；卄號更摂rlX回到RGS主目錄2用戶附加控制鍵CHShif-n-b 更新號信磁度 Ctrl-Shif-v-e -更新狀態顔示 重整時輛担預熱C址*hifmi -顯示戟4枇瓦本資料Cirl-Shif-n-r -重整 raOUMLlO 训-顯污皈本OrLEhigK - s

27、howdidtadmeier（圖二）（圖一）44动态软件量测操作（一）动态量测系统硬件架设：将所有硬件依图所示，完成接线及架设（镜组架设方式请参考定位量测操作）綠性干涉犠葆性反射轨注：1. 若机台无移动时，则可量测机台震动2. 当机台移动时，则进行机台动态量测（距离/速度/加速度）（一）执行量测软件（1）由开始工具列中选择Renishaw LaserXL80进入（图一）（2）点选欲执行之软件：动态软件ErCcjihiMiinacfi WonlAdjcjlc Healer 7.C棣性測長目畑心血7u DlurtdotJiI日 USB20PC Cumm.二时厘鹿41程式口啓動二|碓樂塩Xdoie

28、Reaier ? 0V MSh Exjlonr% WmlovsHeserur己 F.ENI3HaBev10jKiNetKiA（图一）（图二）进入软件点选档案，开新檔选择设定或按工具列上方块IRenishow LserXL Caphrre檔案織取脊料工耳配置系統視窗説明|新檔H證定0虧$ 0国|關営舊檔 另存新檔 屬性 丁 I(4)进入抓取数据启动50.0 kHz -10 H&25庇50 Hi100 Hi250 Hz500 Hzl.OkHs23 kHs5.0 kHs10.0 ffiz25.0 鈕50.0 kzHs(5) 选择取点速率与输入预触发时间及触发后时间(6) 完成后按标题输入数据标题(7

29、) 确定后按下空格键触发(此时计算机画面会暂时停止作动，待触发时间完成后即会恢复)(8) 数据抓取结束后按完成迪匕出，点选档案/另存新檔或工具列方块(9) 设定储存路径后，输入文件名称：*.rtp(10) 按数据点选分析讲入数据分析或按工具列方块(11) 选择 Reni shav动态(*.rtd)Rcnishaw 前態(*血)Re nidEiv SiMaaRenishavRcniaitev取點連率可由lCHz50.0Ktlz 所選揮的HM直越高則所觸發 之點數就越多(12) 选择分析形式1选择位移与时间之变化裁斬工貝配匿系貌襯爵 7位*g-時普速厮時間加速度-時閭誤差-傥穆怏速傅立棄分析(?F

30、T)FFT Analysis (Flat vruulovz)FFI 息nejy曲(FaiseQFFT 恵应l昨(Welch)FPT AnfilysLs (M&jmii讷皐找新分折亩法检移-琲周：ex move rtdla)la14012)m在0.4秒之位置開始移動 至3.5秒盅位置停止 位移210mni11.S!2,$k54 TiJr5Wi 5MachinMyc centre1Serial BMa-Q3jnqPate-15-12 Dec 12 JP1Or an tUlis YLow尋 11殛亂id -耳 ilXlBF i Icname e Ajaov t f td Zapture iatf 100 Sz-MiJLat t i-Eae Min1ve*at tijne TRFJ4J3- 3 8PQ0-O 3 52 0 MOO量测机器动态定位位移之变化，上图范例在0.4秒时雷射侦测到机器开始移动 于3.5秒移到定位点210mm之位置的变化2选择