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激光幹涉儀係統進行精確線性測量的操作及(jí)實踐經驗-(1)

發布日期:2022-05-06 01:12:31訪(fǎng)問量:781

微米是極小的距離測量單位。(1微米比一根(gēn)頭發的1/25還細。由於太細,所以肉眼無(wú)法看到(dào),接(jiē)近於傳統光學顯(xiǎn)微鏡的極限值)。可實現微米級及(jí)更高分辨率的數顯表(biǎo)的廣泛使用,為用戶提供了令人滿意的測量精度。盡管測量值在小數點後(hòu)有很多(duō)位數,但並不表明都(dōu)很精確,(在許多情況下精度(dù)比顯示的分辨(biàn)率低10-100倍)。實(shí)現1微米的測量分辨率很容易,但要得到1微米的測量精度需要特別注意一些(xiē)細節。本文描述了可用於提高激光幹涉儀測量精度的方法,最佳操(cāo)作步驟和實踐經驗主要(yào)針對使用激光幹涉儀校準機床如車床、銑床以及坐標測量機(jī)的線性(xìng)精度。但(dàn)是,文(wén)中描述的一般原則適(shì)用於所有情況。(與激光測量方法相關的(de)其它項目,如角(jiǎo)度、平麵度直線度和平行度測量不包括在內,用於實現0.1微(wēi)米即0.1ppm以下的短距離(lí)精度測量的特殊方法(如真空操作)也不包(bāo)括在內)


光學鏡組(zǔ)的位(wèi)置(zhì)
光學鏡的安(ān)放應保證其間距變化能夠精確地(dì)反(fǎn)映待校準(zhǔn)機器(qì)部(bù)件的線性運(yùn)動(dòng),並且不受其(qí)它誤差的影響,方法如下:
使用Abbe(阿貝)偏置誤(wù)差降至最低
激光(guāng)測量光束應當與需要校準的準(zhǔn)線重合(hé)(或盡量靠(kào)近)。例如,要校準車(chē)床Z軸(zhóu)的線性定位精度(dù),應當(dāng)對測量光(guāng)光束(shù)進行準直(zhí),使之靠近主軸中心線(xiàn)。(這樣可以極大(dà)降低機床俯(fǔ)仰(pitch)或扭擺(yaw)誤差對線性精度校準數據的影響。
將光學鏡組固定牢(láo)靠
要盡量減小振動影響並提高測理穩定性,光學鏡組牢牢固定所需的測量點上,安裝(zhuāng)支柱(zhù)應盡可能短(duǎn),所有(yǒu)其它(tā)緊固件(jiàn)的恒截麵都應盡量牢固(gù)。磁力表座應直接夾到機床鑄件(jiàn)上。避免將其夾到橫截麵較薄的(de)機器防護罩可(kě)外(wài)蓋上。確保緊固件表麵平坦並沒有(yǒu)油汙(wū)和灰塵。
將光學鏡組直接固定在相關的點上
材料膨脹補償通常隻應該用在與測量(liàng)激光距離等長的材料路(lù)徑長度上,如果測量回路還包括附加的(de)結構,該“材(cái)料死程”的任何(hé)熱膨脹或收縮或因承載而發生的偏斜都將導致測量誤差。為盡量減少此類誤差, 最好將光學鏡組直接固定到所需的測量點上。在機(jī)床校準中,一個光學鏡通常(cháng)固定在工件夾(jiá)具上,而另一個光學鏡組則固定在刀具夾具上(shàng)。激(jī)光測量將會精確地反映刀具和工件之間發生的誤差。 即使機器防護係統和(hé)機器蓋導致難於接近,也一定要盡量將幹涉鏡和(hé)角錐反射鏡都固定(dìng)到機器上。 不要將一個光學鏡安裝(zhuāng)在機器內部而另一個安裝在外(wài)部(bù)如支在機器外地麵的三腳架上,因為(wéi)整台機器在地基上的(de)移動可能導致校準無效(xiào)。然而,是否拆下導軌防護罩時需仔細考慮,因為這可能改變機器性能。

使幹涉鏡(jìng)保持靜止不動
在安放激光頭和光學鏡的位(wèi)置時,盡量使幹涉鏡在測量時處於靜(jìng)止狀態。這樣可以避(bì)免由於移動幹涉鏡可能使光束發生偏轉而出現的誤差。
光學鏡(jìng)應在運動軸的一端盡可能靠近
調整光學鏡組的位(wèi)置,使(shǐ)幹涉鏡和角錐反射鏡在運動軸的一(yī)端靠近(jìn)。這樣調光更容易,並極大降低空氣死程(見下文)。
避免局部熱源
避免使光學鏡組或激光束靠近任何(hé)局部熱源。熱源可能造(zào)成(chéng)光學鏡組膨脹或激光光束中(zhōng)出現空氣擾動。
使用轉向鏡
在(zài)某些複雜的(de)設定中,用轉向鏡將激光光束發送到需要的位置。確保位(wèi)於激光頭和幹涉鏡之間的所有光學(xué)鏡隻將光束轉向平行軸或垂直(zhí)軸,以避免幹擾激光光(guāng)束的偏振狀態。還要確保任何位於測量光路上的光學鏡都(dōu)安裝(zhuāng)牢固,以(yǐ)避免出現測量誤差。

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