光电量仪检定与调修 课件 任务6-激光测径仪的校准与调修

激光测径仪的校准与调修01任务背景与目标搬迁启动校准任务搬迁背景与校准需求某学院精测实验室一台激光测径仪因教学科研需求从原址搬迁至工程实训中心。搬运过程可能影响测量精度。为确保仪器搬迁后仍满足微米级外径测量精度要求，实验室主动联系研究所计量站申请现场校准。教学目标：懂激光精校会修01教学目标一：原理与规范熟悉激光测径仪工作原理，吃透国家校准规范，掌握校准方法与数据处理方法。02教学目标二：故障与调修了解常见故障成因与调修技能，养成以数据说话、一丝不苟的工匠精神。通过任务驱动，使学员能独立完成从设备接收、环境平衡到出具校准证书的完整链条。02原理结构与光路解析激光测径仪工作原理原理概述激光测径仪采用旋转扫描三角测量原理：半导体激光器发出准直光束经多面扫描镜反射，形成高速扫描光幕，被测工件遮挡后产生阴影边界，线阵CCD接收散射与透射光强分布，通过几何三角关系计算遮挡时间，结合扫描角速度得出工件直径。性能优势测量范围0.1–100mm，分辨力0.1μm，扫描频率高达2kHz，适用于高速在线外径检测。主要用于测量针规、塞规等棒状的精密标准量具或工件的直径和圆跳动，也可用于对易碎、易变形、热的、洁净的零件进行非接触测量。03校准项目与设备校准项目与标准器匹配表01校准项目激光测径仪校准项目：示值误差、重复性、稳定性、自校准用标准规。02配套标准器标准规、量块、接触式干涉仪、光学计、测长机等。环境条件与4小时平衡控制环境要求校准室内温度为（20±2）℃，

温度变化不大于1℃/h，相对湿度不大于75%。被校准仪器与校准用标准器在室内平衡温度时间不少于2h。实验室保障实验室采用防振台、隔光帘、稳压电源，避免强光直射激光窗口。04核心项目操作要点示值误差技术要求仪器示值的最大允许误差及自校准用标准规的技术要求见表6-2。校准方法校准时在仪器测量范围内选取大致均匀分布的5个点作为测量点(含最接近测量范围上、下限的点)，选取相应直径和准确度的标准规依次进行测量。每个测量点在标准规横截面均匀分布的3个位置进行测量，以3次测量的平均值作为该点的测量值di(i=l，2，3，...)，其示值误差δi为仪器测量平均值di;与标准规实际值Di之差。重复性与稳定性重复性示值重复性不超过仪器示值最大允许误差绝对值的1/3。用标准规测量，选择尺寸接近仪器测量范围1/2的标准规对仪器进行9次重复测量，取9次测量的最大值与最小值之差的1/3作为校准结果。稳定性对于非连续测量的，稳定性不超过仪器示值最大允许误差绝对值的1/2，连续测量的则不超过仪器示值最大允许误差的绝对值。仪器开机预热0.5h后，用标准规进行测量，对于非连续测量仪器，在4min内每隔1min观测一次;对于连续测量仪器，在1h内每隔15min观测一次，每次观测值与起始读数值差值的最大值作为校准结果。自校准用标准规01技术要求自校准用标准规的直径测量结果不确定度和直径变动量见表6-2。02校准方法对于测量不确定度要求不大于0.3μm的可选用接触式干涉仪和2等量块以比较法测量;对于测量不确定度要求在(0.3~0.8)μm的可选用光学计和3等量块以比较法测量;对于测量不确定度要求大于0.8μm的可选用测长机进行直接测量。在标准规中心距两端各1/3的长度范围内选取测量部位，并在两相互垂直的方向进行测量。必要时也可增加测量位置。05常见故障与调修路线四大故障成因与调修顺序常见故障激光测径仪常见故障按调修顺序分为：激光功率下降、扫描信号抖动、光轴偏移、软件系数失效。调修顺序顺序先光源后电路、先机械后算法、先清洁后调整，避免重复拆装。激光功率与信号抖动精修激光功率下降激光功率下降多因LD老化或驱动电流漂移，用功率计监测，低于标称80%时更换激光器模块，重写电流校准值。扫描信号抖动扫描信号抖动源于电机轴承磨损或编码器污染，拆下扫描镜组，清洁编码盘，更换轴承并重新润滑，重新紧固联轴器，确保角抖动≤0.01°。光轴偏移与软件系数重校光轴偏移光轴偏移多由搬运冲击或支架松动引起，用对中镜重新校正激光束与接收透镜同轴，X-Y位移≤0.05mm，角度≤0.03°，紧固支架并加防松胶。软件系数失效软件系数失效表现为线性误差突增，重新导入最新温度-线性补偿表，用标准棒全量程验证，误差由±1μm降至±0.3μm以内。06数据处理与证书出具原始记录与不确定度评定01记录要求每台激光测径仪赋予唯一编号，校准项目分列实测值、允许值、结论三栏。不确定度按GUM方法合成，扩展因子k=2。02溯源要求记录表由校准员、复核员双签字，附环境温湿度与标准器溯源信息，电子记录实时上传LIMS系统，防止纸质涂改风险。证书出具与周期建议证书内容出具校准证书，注明实测值及扩展不确定度。复校周期建议复校时间间隔不超过1年，高频率或现场恶劣环境使用可缩至6个月。07案例复盘与素养提升任务工单复盘与风险警示复盘案例计量工程师按工单对搬迁后激光测径仪实施全项校准，发现激光功率下降至标称值75%、10mm点线性误差+0.8μm、温度系数0.08μm/℃超差。调修成果通过更换激光器模块、重新导入补偿系数、紧固扫描镜支架，调修后全部复检合格，出具证书并附修理记录。职业素养：差之毫厘谬以千里职业素养激光测径仪校准与调修的终极产品是信任。每一次功率读数、每一次光轴校正、每一次系数重载