L80雷射操作手册

雷射干预仪操作手册明江贸易股份编制手册内容一.RENISHAW公司简介1二.雷射干预仪原理2(1)波的速度3(2)干预量测原理3(3)雷射干预仪4(4)雷射干预仪一般量测工程4三.留意事项5四.雷射干预仪防止误差及保养5(1)雷射干预仪防止误差5(2)雷射干预仪保养方法6五.安全及留意事项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17十.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)镜组架设前之留意事项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)留意事项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57十六.RX10旋转轴之量测62(1)说明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为一家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、BALLBAR循圆测试仪、雷射干预仪 等等及产品经NPL(英国国家标准)认证为ISO9001之合格厂商RENISHAW公司为机器设备制造商供给量测检验系统的仪器供给各种用于机器精度检定的量测设备进而改善机器的精度RENISHAWXL80高性能雷射干预仪是机床、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电子技术的应用使其雷射波长格外稳定并保持了低本钱高效率的工作流程RENISHAW产品介绍：雷射干预仪量测系统 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1雷射干预仪量测原理MICHELSONE0干预原理两个频率振幅波长一样的雷射光波因相位变化而发生不同程度的干预相长干预建设性干预)相消干预破坏性干预)相长干预相消干预32波的速度V＝fλ假设f，λconst.则V const干预量测原理：一般雷射干预仪均为氦氖雷射0.6329μm0.05ppm以下(100.5个波)其优点：测量范围大简化以往光学仪器构造测量速度快缺点：易受大气环境影响因波长常会随温度、气压、湿度而变化(因雷射光以空气为传递介质)雷射干预仪一般量测工程：(一)定位精度、距离量测、重复性(二)速度、加速度、动态量测(三)角度量测：a.垂直方向角度(pitch)b.水平方向角度(yaw)(四)真直度量测：a.垂直方向b.水平方向(五)直角度量测(六)平面度量测(七)平行度量测(八)旋转角度量测留意事项：三脚架置于待测物适当位置,地基稳固不行摇摆及避开人员和机器碰触的地方三脚架之水平气泡调至中心位置固定信号线之插头,红点表示向上,各线接头缺口部份确实吻合方可插入各电源线、信号线连接或拔除时,各仪器需均在OFF状态,否则 对仪器造成损害赐予稳定独立电源,确实不漏电环境中使用短距离量测(50mm内)亦产生余弦误差,先校直度再作定位(6)对焦时避开反射回来的雷射光打在雷射光射出口处工具机先热机稳定后,再做雷射量测操作中确认XC80(环境补偿系统)是监控中,7秒各侦测一项,42秒为一次循环雷射干预仪设备存放地点尽量保持干躁雷射干预仪防止误差及保养1﹒雷射干预仪防止误差量测四周环境应尽量避开太阳光直接照耀或突然流淌的风产生扰流现象装设干预镜及反射镜在被测机台上时必需结实否则机台移动会造成不行预期的量测误差环境侦测感应器与材料温度感应器是否作动必需于量测前确实检查,以免造成不必要的误差建议遵守以下规定：a﹒在校验环境条件中执行量测b﹒激光束需作确实校直c﹒需留意量测时的四周条件d﹒结实地装设镜组在量测执行中不行因其它因素而中断量测必需一次完成检验假设发生量测中断情形必需重执行检验562﹒雷射干预仪保养方法使用时应防止碰撞及震惊工作完毕应循操作方法反挨次逐一拆卸并且擦拭干净置回仪器盒内金属平台在使用完后应擦拭干净干预镜及反射镜片应使用光学镜片专用擦拭纸做圆形回转擦拭(留意严禁使用酒精或具有挥化性及腐蚀性之清洁液擦拭,请干擦,因镜面有镀一层蓝色薄墨,而激光束是靠此薄墨产生折射与反射,假设使用具有挥化性或腐蚀性之清洁液会将此薄墨破坏,假设镜面没有薄墨折射率既减弱而影响光强,且无法再镀上此薄墨,请留意留神使用)应留神搬运尤其对镜片类应有适当防护与防震暂不用时以干净东西掩盖安全留意事项雷射光属二级雷射建议勿长时间直视雷射光雷射暖机时可将雷射光闸临时关闭镜组对焦时再予以翻开对焦时尽量避开反射之雷射光打在雷射头的雷射放射出口处以免雷射造成不良影响架设镜组前先将机器欲测轴全行程来回移动观看机器移动空间并打算镜组架设位置当镜组架设至机台后使用手动慢速移动机器确定移动空间无其它干预物后机器才可改为自动移动架设或操作雷射干预仪时闲杂人等避开靠近以免拌到电源线或传输线确认电压伏特是否正确,并且所使用的电力来源尽量能够独立并加稳压器.雷射光原理及特性光的相关原理(牛顿)光为一种电磁波(马克士威尔)光具有粒子与波动的性质光的特性波的根本物理量频率f、周期T、振幅Aλ、其中波长是长度单位何谓雷射光对某种元素施予能量使其原来稳定的基态(低能阶)变为不稳定的激态(高能阶元素会由激态(高能阶)释放出能量后变回原来的基态(低能阶)再释放能量的过程中会产生一种光我们谓之雷射光雷射光之特性高单频性：光的频率即是色高纯频率即是高单色一般可见光包含红、澄、黄、绿、蓝、靛、紫、频率纯度较低高方向性：雷射光协作聚光镜的发散角度格外小而一般光线其集中角度都格外大高亮度性：其光线亮度比一般光线亮度大数倍(视雷射而定)硬件介绍XL80雷射头XC80环境补偿系统99XC80环境补偿系统插槽示意图10夹持器组线性定位量测镜组角度量测镜组Z轴直度量测镜组及附件垂直度量测镜组13平坦度量测镜组旋转轴量测系统15雷射头微调平台重负荷三脚架雷射架设联机流程图1﹒雷射架设及量测流程表17定位量测原理及操作1﹒线性定位量测原理：(一)架设方式：干预镜不动移动反射镜反射镜不动移动干预镜(二)何谓线性定位精度：CNC机器执行时程序之坐标点未必是机器的坐标点程序坐标点为抱负值机器坐标点为实际值两者之间差为机器的定位精度(三)线性定位误差缘由：误差缘由可能是导程误差、把握器误差、机器几何误差及震惊等缘由(四)线性定位量测的目的：量测出机台可能因零件和组装所造成的误差可利用机器参数补偿或重组装改进机器加工机精度确保机器加工的质量雷射干预仪定位量测发生误差的缘由：a﹒空气、温度、湿度、气压等影响b﹒待测物之热膨胀系数c﹒电子误差d﹒死径误差(图一)f﹒余弦(COS)误差(图三)g﹒震惊误差h﹒镜组热膨胀飘移雷射干预仪量测数据是以数值方式显示并没有一般量测时有人为读值判定所产生的误差2﹒量测方式a﹒线性(linear)方式---单向---2次b﹒线性(linear)方式---双向---2次C﹒朝圣(pilgrim)方式---单向---2次d﹒朝圣(pilgrim)方式---双向---2次1919e﹒钟摆(pendulum)方式---单向---2次f﹒钟摆(pendulum)方式---单向---2次21雷射架设易发生之误差1﹒死径误差(如图一所示)˙死径误差是一种与使用XC80自动补偿的线性量测过程中的环境因子变化有关的误差。在正常状况下,死径误差很小并且仅在恢复为基准值之后和量测期间发生环境变化时消灭。˙雷射光波经过干预镜后开头计算位移量故干反镜组间隙越大光波暴露大气环境越多受外在因素影响越大假设干预仪与反射镜之间没有移动,并且激光光束四周的环境条件发生变化,则波长〔在空气中〕将在整个路径〔L+LI 2

〕上发生变化,但是雷射量测系统仅在L2

距离上得到补偿。因此将引进死路量测误差,由于光束路径L1

没有得到补偿。图一死径误差˙但是,假设在恢复为基准值时固定光学镜组和移动光学镜组彼此相接,则死路误差可以无视不计,如以以下图所示。2﹒余弦误差(如图二所示)˙架设雷射头没有真正与干反射镜成始终线所造成的误差即激光光束路径与运动轴线之间有校直的偏差,而导致量测距离与实际移动距离之间有差异。图二余弦误差3﹒阿倍平移误差(如图三所示)˙激光束轴线不在行程轴在线意即当光束与预定校准轴线平行但有一个偏移距离,Abbe偏置误差。图三阿倍平移误差雷射操作之步骤(一)软件安装步骤：将原厂Laser光盘软件放入磁盘驱动器中,即会自动执行安装AUTORUN完成安装,假设计算机无法执行自动安装,请点选软件中Setup.exe执行安装,软件安装完成后,计算时机要求重开机,请点选稍后重开机接着安装Laser在线关心说明,软件安装完成后,计算时机要求重开机,请点选重开机软件安装完成后请将XL80连结到计算机上,此时会消灭找到硬件,请选择自动安装软件(XL80之雷射软件光盘有在计算机内),开头安装驱动程序XC80只要有安装雷射软件即可自动搜寻到驱动程序注:适用WINXP,WINVista操作系统.(二)执行量测软件：(1)由开头工具列中选择RenishawLaserXL进入(如图一所示)(2)点选欲执行之软件:有线性测长(定位量测)、角度测量、长距离直线度测量、短距离直线度测量、回转轴分度精度测量、平面度测量、动态测量、双轴线测量、数据分析(如图二所示)以上全部软件均附上:但测量时须搭配镜组.(3)除上述方法之外,亦可将快捷方式至于Windows桌面上,直接点选即可图一) 图二)222323三定位量测系统架设操作：步骤一：将全部硬件依图所示完成接线及架设24镜组架设前之留意事项先空跑预量测轴的行程,确实了解机床起点与终点,再架设镜组减低死径误差,干预镜与反射镜架设越近越好干-反镜组需架于机台的床台与主轴上,因其是相对移动物体对焦时避开反射回来的雷射光打在雷射光射出口处对焦时近端调平移、远程调角度步骤二：镜组架设之步骤干预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预镜上(如图一所示)图一 留意干预镜上所画的箭头必需两个箭头分别指向两个反射镜上(如图二所示)图二水平轴向量测镜组架设垂直轴向量测镜组架设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。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。262显示的配置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±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245度时使用的旋转镜。图3X45度的车床。图3-45度时使用的旋转镜步骤三：镜组调整将雷射光射出口转至对焦用小孔射出口位置(如以以下图)当反射镜及干预镜皆预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)将干预镜及反射镜架到量测轴及另一关心轴上尽量将干预镜及反射镜之间的距离缩小越靠近越好(避开死径误差,如以以下图)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以以下图)28将反射镜标靶取下检视反射回来之光点的重迭度假设光点不重迭在近端不重迭时是两镜组上下或左右没有在一样之位置高必需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需调整雷射头的偏摆及倾斜角度使光点重迭如以以下图)将重迭的光点利用脚架平移或上下调整使光点落在雷射头对焦孔上如以以下图检视光线的强度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)50%即可量测但近距离与远距离时间线强度需一样才可做量测把握器程序范例每20mm取一点，共25次〕主程序0001 子程序0002〔雷射去的行程〕O0001； O0002；G91G28X0.； G91G01X-20.F5000.；M98P0250002； G04X3.；G01X-3.F500.； M99；X3.； 0003〔雷射回的行程〕M98P0250003； O0003；M30； G91G01X20.F5000.；G04X3.；M99；每20mm取一点，共25次〕主程序0001 子程序0002〔雷射去的行程〕O0001； O0002；G91G28Y0.； G91G01Y-20.F5000.；M98P0250002； G04X3.；G01Y-3.F500.； M99；Y3.； 0003〔雷射回的行程〕M98P0250003； O0003；M30； G91G01Y20.F5000.；G04X3.；M99；每20mm取一点，共20次〕主程序0001 子程序0002〔雷射去的行程〕O0001； O0002；G91G28Z0.； G91G01Z-20.F5000.；M98P0202302； G04X3.；G01Z-3.F500.； M99；Z3.； 0003〔雷射回的行程〕M98P0202303； O0003；M30； G91G01Z20.F5000.；G04X3.；M99；30(四)进入定位量测软件由开头工具列中选择RenishawLaserXL进入(如图一所示)(2)点选欲执行之软件:线性测长(定位量测如图二所示)图一) 图二)如图三所示)图三工具列点选档案开文件选择欲设定模式：自动设定模式选择选择自动设定模式或按工具列中方块选择确定后自动进入目标设定输入目标设定：如以以下图完成后按 进入抓取数据启动完成后按 输入数据标题按 后进入自动数据抓取设定32(9)设定完成后定进入数据抓取(11)数据抓取完毕后按完成跳出(9)设定完成后定进入数据抓取(11)数据抓取完毕后按完成跳出点选档案→另存檔或工具列中方块3334(1)按数据点选分析进入数据分析或按工具列中方块(五)(1)按数据点选分析进入数据分析或按工具列中方块以以下图为进入分析系统画面每次进入分析都会先显示全部数据曲线)以以下图为进入分析系统画面中的快速工具列(2)选取分析标准38雷射误差补偿图表之范例VDI3441之分析标准,此标准为德国针对机床的运行和定位精度校正的根本原理,为目前工具机产业常用之标准(仅供参考)VDI3441 ErrorCompExample)米微(差誤VDI3441-線性Machine:VDI3441-線性Machine:LinearExampleAxis:X反向誤差Uma4.860SerialNo:15345/LinLocation:MidPosition定位精度P:18.513Date:09:00Sep2”97U平均 :2.040重覆精度Psm12.007By:R.T.S.Ps平均:7.132位置偏差Pa:11.080U:反转背隙(reversalerror),通称背隙Ps:定位散布度(positionalscatter),表示沿测试轴各个位置任凭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(positionaluncertainty),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(positionaldeviation)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雷射误差补偿图表之范例由上图之误差补偿表设定完成后点选绘制误差补偿图表即会进入补偿数值如以以下图所示)(六)热漂移以以下图为量测热漂移之最典型的图形(锯齿状),以时间取点,5分钟,5分钟其误差值比较大40上图量测是以设定点数用时间抓取(5002秒抓一点),其方法如下:选择目标点→手动设定模式→设定定位目标数→编辑目标值→设定抓取数据启动→自动数据抓取设定→开头量测(七)数据打印按档案选择打印机设定(3)按打印印出所选择的数据或按工具列中方块(3)按打印印出所选择的数据或按工具列中方块(八)其它功能设定说明(1)配置系统说明42(2)窗口功能切换设定说明警告信号及消退A：XL80 NOT RESPONDING雷射无反响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4343B：SIGNAL LOW雷射光线讯号太低表示对焦动作没做好1﹒重做对焦动作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格外钟再看其是否消逝恢复正常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四周之无尘纸报纸等飘起遮住光线1﹒请无关人员离开2﹒将主轴四周漏油擦干净3﹒去除工作台四周之报纸及无尘纸4﹒按归零键消退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1﹒10秒后再启动2﹒离开本系统再重启动3﹒检查与雷射头相关之信号线4﹒假设仍无法消退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设定检查程序是否有消退背隙H：PREHEAT雷射正在预热中表示刚开机之状态6分钟左右可恢复正常C之不同为量测中可能消灭但仍可执行量测动作(不过不见得准确归零消退再等待10分钟假设仍无法消退,OFF后再ONI：LASER UNSTABLE雷射光线未达稳定状态此时间