微米是極(jí)小的距離測量單位。(1微米(mǐ)比一根頭發的1/25還細。由於太細,所以肉眼無法(fǎ)看到,接近於(yú)傳統光學顯微鏡的極限值)。可(kě)實現微米級及更高分辨率的數顯表的廣泛(fàn)使用,為用戶提供(gòng)了令人滿意的測量精度。盡管測量值在小數點(diǎn)後有很多位數,但並不表明都(dōu)很精確,(在許多情況下精度比顯示的分辨率低(dī)10-100倍)。實現1微米的測量分辨率很容(róng)易,但要得到1微米的測量精度需要特別注意一些細節。本文(wén)描述了可用於提高激(jī)光幹涉儀測量精度的(de)方法,最佳操作(zuò)步(bù)驟和實踐經驗(yàn)主要針對使用激(jī)光幹涉儀校準機床如車床、銑床以及坐標(biāo)測量機的(de)線性精度。但是,文中描(miáo)述的一般原則適用於所(suǒ)有情況。(與激光測量方法相(xiàng)關(guān)的(de)其(qí)它項目,如角度、平麵(miàn)度直線度和平(píng)行度測量不包括在內(nèi),用於實現(xiàn)0.1微(wēi)米即0.1ppm以下的短(duǎn)距離精度測量的特殊方法(如真空操作(zuò))也不包括在內)
光學鏡組(zǔ)的位置
光學鏡的安放應保證其間(jiān)距變化能夠精確地反映待校準機器部件的線性運動,並且不受其它誤差的影響,方法如下:
使用Abbe(阿貝)偏置誤差降至最低
激(jī)光(guāng)測量光(guāng)束(shù)應當與需要校準的準線重合(或盡量(liàng)靠近)。例如,要校準車床Z軸的線性定位精度,應當對測量光光束進行準(zhǔn)直,使之靠近主(zhǔ)軸中(zhōng)心(xīn)線。(這樣可以極大降低機(jī)床俯仰(pitch)或扭擺(yaw)誤差(chà)對線性精度校準數據的影響。
將光學鏡組固定牢靠
要盡量減小振(zhèn)動影響並提高測理穩定性,光學鏡組牢(láo)牢固定所需的測量(liàng)點上,安裝支柱應盡可能短,所有(yǒu)其它緊固件(jiàn)的恒截麵都應盡量牢固。磁力(lì)表座應直接夾到(dào)機床鑄件上。避免將其夾到橫截麵(miàn)較薄的機器防護罩可外蓋(gài)上。確保緊固件表麵平(píng)坦(tǎn)並沒(méi)有油汙和灰塵。
將光學鏡組直接固定在相關(guān)的點上
材(cái)料膨脹補償(cháng)通常隻應該用在與測量激光距離等長(zhǎng)的材(cái)料路徑長(zhǎng)度上,如果測量回路還包括附加的結構,該“材料死程”的(de)任何熱膨脹或(huò)收縮或因承載而發生的偏斜都將導致(zhì)測量誤差。為盡量減少此類誤差, 最好將光學鏡組(zǔ)直接固定到所需的測量點上。在機床校準中(zhōng),一個光學鏡(jìng)通(tōng)常固定(dìng)在工件夾(jiá)具上,而另一個光學鏡組則固定在刀具夾具上。激光測量將(jiāng)會精確地(dì)反映(yìng)刀具和工件之間(jiān)發生的誤差。 即使機器防護係統和機器蓋導致難(nán)於接(jiē)近,也(yě)一(yī)定要盡量將幹(gàn)涉鏡和角錐(zhuī)反射鏡都固定到機器上。 不要將一個光學鏡(jìng)安裝在機(jī)器內部而另一個安裝在外部如支在機器外(wài)地(dì)麵(miàn)的三腳架上,因為整台機器在地基上的移動可(kě)能導致(zhì)校準無(wú)效。然而,是(shì)否拆下導軌防護罩(zhào)時需仔細考(kǎo)慮,因為這可能改變機器性能。
使幹涉鏡保持(chí)靜止不動
在安放激光頭和光學鏡的位置時,盡量使幹涉鏡(jìng)在測量時處於靜(jìng)止狀態。這(zhè)樣可以(yǐ)避免由於移(yí)動幹涉鏡(jìng)可能使光束發生偏轉而出現的誤差。
光學鏡(jìng)應在(zài)運動軸的一端盡可能靠近(jìn)
調(diào)整光學鏡組的位置,使幹涉鏡和角錐反射鏡在運動軸的一端(duān)靠近。這樣調光更容易,並極(jí)大降低(dī)空氣死(sǐ)程(見下文)。
避免局部熱源
避免使(shǐ)光學(xué)鏡組或激光束靠近任何局部熱源。熱(rè)源可能造成光學鏡組膨(péng)脹或(huò)激光(guāng)光束中出現空氣擾動。
使用轉向鏡
在某些複雜的設(shè)定中,用(yòng)轉向鏡將激光光束發送到需要的位置。確保位於激光頭和幹(gàn)涉(shè)鏡之間的所有(yǒu)光學鏡隻將光束轉向平行軸或垂直軸,以避免幹擾激光光束的偏振狀態。還要確保(bǎo)任何位於測(cè)量(liàng)光路上的光學(xué)鏡都安裝牢固,以(yǐ)避免出現測量誤(wù)差。