激光干涉仪如何测量五轴机床的垂直度误差
激光干涉仪在数控机床测量的应用
激光干涉仪在数控机床测量的应用球的竞争和质量标准的要求，对机床提出了更高的定位精度、更小的公差及更高的进给率。
为了达到这些要求并生产出高品质高精度的零件，必须要测量机床的三维体积定位精度。
二十年前，机床的最大定位误差为丝杆的螺距误差及丝杆的热膨胀误差。
但现在上述的大部份误差已被大幅度降低，机床的主要误差转而变成垂直度误差和直线度误差。
为了达到高的机床三维空间定位精度，机床上所有的 3 个位移误差、6 个直线度误差和 3 个垂直度误差都必须得到测量与补偿。
用传统的激光干涉仪来测量直线度和垂直度误差是较困难并费时费钱的。
通常需要停机数日并要求有经验的行家来进行测量。
美国光动公司（Optodyne, Inc. ）已为机床三维体积定位误差测量开发了一种新的、突破性的激光矢量测量技术（美国专利6,519,043, 2/11/2003 ）。
这种测量方法仅需数小时就可以完成而不是传统激光干涉仪的几天。
因此，三维体积定位误差测量和补偿变得实用，并可达到更高的精度和更小的公差。
意大利的一家公司JOBS S.P.A. 自八十年代以来一直在制造三轴和五轴高速线性马达驱动的标准机床。
二年前JOBS 用光动公司专利许可的激光多普勒干涉仪（LDDM ）取代了传统的激光校准设备。
结合三维体积定位误差测量技术，或者结合光动公司发明的分步对角线测量技术，LDDM 使JOBS 很容易地做到精确的测量，并可以在生产运作发生危机前就察觉到问题。
如果零件不合格，就将直接影响装配和电气部门的生产。
而如果零件加工不能满足规定的公差，则要花更多时间来装配以保证机床能做到加工精度的技术指标。
用光动公司的三维体积激光校准设备，JOBS 公司花很少时间，几次测量就得到了更完整的数据。
使得JOBS 公司很清楚地了解机床的误差，便及时地校准这些误差，因而以更有竞争性的质量和价格交付用户。
分步对角线测量方法使用4 条相同的对角线设置，采集了12 组数据。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪通过测量光的干涉现象来实现精密测量。
它利用激光的特性，通过将激光
分成两束，一束作为参考光束，另一束经过机床的运动系统后作为测量光束。
当两束光重
新合成时，会产生干涉现象，干涉条纹的变化可以反映出机床运动系统的变化。
1. 机床运动误差的检测：激光干涉仪可以实时测量机床的运动误差，例如位置误差、直线度、圆度等。
通过与已知精度的参考标准进行比对，可以评估机床的运动系统是否达
到要求，并及时发现和纠正问题。
2. 机床加工误差的检测：机床在加工过程中，由于刀具磨损、工件变形等原因，会
产生加工误差。
激光干涉仪可以实时监测和记录加工过程中的加工误差，通过分析和比对
测量数据，可以评估机床的加工精度，提高加工质量。
3. 机床刚度的检测：机床的刚度是衡量其抗变形性能的重要指标。
激光干涉仪可以
通过测量机床的刚度进行评估，例如测量机床在不同负载下的变形量，从而评估机床的刚
度性能，为优化机床结构提供参考。
4. 机床热变形的检测：机床在工作过程中会受到热变形的影响，影响其加工精度和
稳定性。
激光干涉仪可以通过测量机床的热变形量，了解机床的热稳定性，并配合温度传
感器等设备，实时监测和控制机床的温度变化，提高机床的热稳定性。
激光干涉仪在机床精度检测中具有重要的应用价值。
通过实时监测和测量，可以提供
高精度和可靠的数据，帮助机床生产厂家和用户评估机床的精度和稳定性，优化机床结构
和加工过程，提高机床的加工质量和生产效率。
激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差分析
激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差分析摘要: 使用( renishaw ) 激光干涉仪对一台立式铣床的定位精度进行了测量。
在启用和关闭机床环境补偿系统的条件下, 得出了两组相差较大的实验数据。
通过对激光干涉仪在测量中的误差进行分析, 找出了定位精度变化的原因和相关数据的变化范围。
由于数控机床热变形的不稳定性和测量方法的多样性, 到现在为止, 国内还没有统一的检验通则用来评定机床的热误差大小。
目前, 用来评定机床性能的主要依据之一是机床轴线的定位精度和重复定位精度的大小。
能够用于检测数控机床几何误差的检测方法有很多:一维球列测量法、球柄仪测量法和激光干涉仪测量法等。
但在生产实践中, 考虑到检测设备对测量精度、稳定性以及通用性等要求, 国内外生产厂家都采用激光干涉仪测量法来评定数控机床的轴线定位精度大小。
在使用激光干涉仪进行线性定位误差测量时, 分光镜或反射镜之一保持静止, 另一个光学元件沿着线性轴线运动。
图1中, 分光镜静止不动, 反射镜沿着预定的方向运动。
误差分析激光干涉仪是一种高精度的计量仪器, 自身的精度很高, 但在使用时会受到环境、安装条件、机床温度和线膨胀系数不准确等诸多因素的影响, 从而降低了测量精度。
激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差包括激光干涉仪的极限误差e1、安装误差e2 和温度误差e3 用激光干涉仪实现高精度定位主轴头和控制系统补偿的位置误差方面, 大型加工中心的定位精度要求为数百分之一毫米。
采用ML10激光干涉仪就能达到要求。
航空工程工业加工大型整体部件和大型轻合金模具都需要X轴和Y轴行程达数米的加工中心。
平面度、角度和位置精度测量ML10提供的测量范围完全能满足各种不同要求:可以测量导轨的垂直度和水平平直度,主轴头的定位精度,正交轴的角度和回转轴的定位精度。
激光干涉仪便可自动测量主轴头的位置偏差。
ML10是测量大型加工中心平直度与定位精度最好且精度最高的测量装置。
用激光干涉仪测量数控机床主轴误差新法从激光干涉仪检验的内容来看，从最初的单独测量机床各轴的位移精度，扩展到分别测量定位精度、直线度、平行度、垂直度等，再到现在使用分布体对角线测量法测量机床的三维整体性能。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用一、激光干涉仪的原理及特点激光干涉仪是一种通过激光光束的干涉现象来测量长度、角度、位移等物理量的仪器。
其原理是利用激光器发射出的一束平行光束，经分束器分成两束光，分别射向被测量的表面，当两束光线并行射向被测表面时，其中一束光线通过反射或透射产生光程差，再经干涉，使两束光合成发生干涉条纹。
通过干涉条纹的形成和移动来测量被测量器件的长度、角度、位移等信息。
激光干涉仪具有高精度、非接触、快速测量、适用于不同材料和形状的表面等优点。
激光干涉仪在机床精度检测中得到了广泛的应用。
1. 几何误差检测在机床的使用过程中，由于零部件的磨损、变形以及装配误差等原因，会导致机床发生几何误差，进而影响加工精度。
激光干涉仪可以通过测量机床各部位的位移和形态变化，实时监测机床的几何误差，准确地识别机床的变形情况，以及对机床进行实时调整和修正，保证机床的加工精度。
2. 运动精度检测机床在加工过程中是需要进行各种轴向或者回转的运动，而这些运动需要保证其稳定性和精度。
激光干涉仪可以通过测量机床各轴的运动轨迹和变换，提供准确的运动精度数据，及时发现运动中的误差和振动，帮助调整机床的运动参数，保证加工的精准度。
3. 工件加工精度检测除了机床本身的精度，工件的加工也是影响加工精度的重要因素。
激光干涉仪可以通过测量工件的表面形态、平整度等参数，判断工件的加工质量，为机床运行参数的优化提供准确的数据支持。
1. 高精度激光干涉仪可以实现亚微米级别的精度，远高于传统的测量方法，可以满足精密加工对精度的要求。
2. 非接触激光干涉仪的测量过程是无需接触被测物体的，可以保证被测物体的表面不受干扰，避免了因接触而带来的误差。
3. 高效率激光干涉仪的测量速度快，可以实现实时监测和测量，提高了机床精度的调整效率。
4. 适用性广激光干涉仪适用于各种不同材质和形状的表面，可以满足不同机床和工件的精度检测需求。
四、激光干涉仪在机床精度检测中的发展前景随着人工智能和大数据技术的发展，激光干涉仪将更加智能化、自动化，可以通过数据分析和处理，实现机床的智能维护和优化，进一步提高机床的稳定性和精度。
基于激光干涉仪的旋转轴精度测量原理
基于激光干涉仪的旋转轴精度测量原理五轴数控加工中心相对于三轴数控机床具有较好的加工灵活性，加工效率更加高效，但由于附加旋转轴的作用，也增加了相应误差项。
在面对特定的复杂曲面部件，例如叶轮、叶片以及叶盘等难加工且精度要求较高的工件时，由于刀轨路径奇点的存在，旋转轴几何误差会导致最终较大的加工表面误差，因此要保证高精度的加工质量需要提升五轴数控加工中心各旋转轴的精度，旋转轴的几何精度检测方法很多，激光干涉仪测量法是最常用的一种方法。
激光干涉仪工作原理(1)从SJ6000激光干涉仪主机出射的激光束（圆偏振光）通过分光镜后，将分成两束激光（线偏振光）；(2)两束激光分别经由角锥反射镜A和角锥反射镜B反射后平行于出射光（红色线条）返回，通过分光镜后进行叠加，由于两束激光频率相同、振动方向相同且相位差恒定，即满足干涉条件；(3)角锥反射镜B每移动半个激光波长的距离，将会产生一次完整的明暗干涉现象。
测量距离等于干涉条纹数乘以激光半波长。
旋转轴激光干涉仪测量配置旋转轴测量配置主要由SJ6000激光干涉仪主机、角度镜组、WR50自动精密转台、SJ6000激光干涉仪静态测量软件等组件构成。
SJ6000激光干涉仪WR50自动精密转台旋转轴精度测量原理对于旋转中心点已知的旋转进给系统，采用简单的工装将角度反射镜安装在旋转轴中心处，其转角误差测量方法与直线轴类似，只是需要将直线距离变化量转变为角度变化量。
以Ｃ轴为例，其测量原理如下图所示。
角度测量过程需要基于回转轴校正装置，将其安装在旋转轴的旋转中心，光路一直保持畅通反射回干涉仪。
测量过程将Ｃ轴行程（０°～３６０°）细分为ｎ份，每旋转Ф角度反射镜随旋转轴从位置１转动到位置２，相对静止后进行一次转角测量，然后将反射镜相对工作台拨回到位置１再进行下一次测量，直到覆盖旋转轴大部分的行程，即可得出Ｃ轴整个行程中的转角误差。
激光干涉仪检测数控机床线性精度探讨
激光干涉仪检测数控机床线性精度探讨一. 概述激光干涉仪，以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的通用长度测量工具，激光干涉仪可用于精密机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度的测量，为机床误差修正提供依据。
使用激光干涉仪检测机床各项误差并进行修正是传统测量手段难以实现的技术，是大幅度提高数控机床的加工精度的关键措施。
二. 使用激光干涉仪校准机床的必要性首先,新机床出厂前都要进行定位精度和重复定位精度以及反向间隙的检测,现在大多使用激光干涉仪进行.其次,机床使用一段时间后,由于丝杠的磨损和其它原因,精度会逐渐丧失,这时需要使用激光干涉仪进行精度的再校准.最后,激光干涉仪还可以进行其它项目的检测,例如直线度,垂直度,角度等.。
三. 激光干涉仪测量原理激光器发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束，一道光束（参考光束）射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束（测量光束）则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道光束之间的干涉。
若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。
若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。
四. 激光干涉仪线性测量步骤（1）安装设置激光干涉仪（2）将激光束与被测量的轴校准（3）启动测量软件，并输入相关参数（如材料膨胀系数）。
（4）在机床上输入测量程序，启动干涉仪测量，并记录数据。
（5）用测量软件分析测量数据，生产补偿文件。
光束快速准直步骤（1）沿着运动轴将反射镜与干涉镜分开。
（2）移动机床工作台，当光束离开光靶外圆时停止移动。
垂直光束调整（3）使用激光头后方的指形轮使两道光束回到相同的高度。
（4）使用三脚架中心主轴上的高度调整轮使激光头上下旋转，直到两道光束都击中光靶中心。
如何使用激光干涉仪测量五轴机床倾斜误差
如何使用激光干涉仪测量五轴机床倾斜误差激光干涉仪以光波为载体，其光波波长可以直接对米进行定义，且可以溯源至国家标准，是迄今公认的高精度、高灵敏度的测量仪器，在高端制造领域应用广泛。
SJ6000激光干涉仪集光、机、电、计算机等技术于一体，产品采用进口高性能氦氖激光器，其寿命可达50000小时；采用激光双纵模热稳频技术，可实现高精度、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出；采用高速干涉信号采集、调理及细分技术，可实现最高4m/s 的测量速度，以及纳米级的分辨率；采用高精度环境补偿模块，可实现激光波长和材料的自动补偿；采用高性能计算机控制系统及软件技术，支持中文、英文和俄文语言，友好的人机界面、向导式的操作流程、简洁化的记录管理。
激光干涉仪最主要的应用之一就是机床精度检测，今天小编就给大家介绍一下如何用SJ6000激光干涉仪测量五轴机床的平移轴角度误差。
平移轴角度误差五轴机床每根平移轴有三个角度误差，一个滚动误差和两个倾斜误差。
对于滚动误差，激光干涉仪无法测得，需要用其他设备实现，而倾斜误差，均可以激光干涉仪获得。
角度测量配置主要由SJ6000主机、角度镜组、SJ6000静态测量软件等组件构成，可满足±10°范围内的角度测量。
角度反射镜与待测的运动轴相连，角度干涉镜是静止安装。
激光头射出一束光至角度干涉镜，其内部的分光镜将光束分成两部分，一部分直接通过干涉镜，并从角度反射镜的某一半反射回激光头（参考光束A1）。
另一条光束则通过角度干涉镜的角度分光镜，传到角度反射镜的另一半，角度反射镜使光束通过干涉镜返回到激光头（测量光束A2）。
当倾斜误差发生时，角度反射镜会有俯仰等运动，即角度反射镜会相对于固定的角度干涉镜发生小角度的旋转。
这会导致两条光束的光程不一致，其差值即可获取角度误差的大小。
▲角度测量的光路原理构建图▲运动轴的俯仰角度测量示意图▲运动轴的偏摆角度测量示意图附：SJ6000激光干涉仪角度测量精度轴向量程：(0~15)m测量范围：±10°测量精度：±(0.02%R+0.1+0.024M)″(R为显示值，单位：″；M为测量距离，单位：m)测量分辨力：0.1″。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用激光干涉仪是一种高精度、高灵敏度的测量设备，可以用于机床精度检测中。
激光干涉仪可以测量机床运动的平行度、垂直度、角度误差等各种参数，是机床精度检测中不可或缺的工具之一。
一、激光干涉仪的原理激光干涉仪是一种利用激光光束进行干涉研究的设备。
它的基本原理是：利用激光束的干涉现象进行测量。
干涉是指两束光线相遇，在一定条件下，它们会发生干涉现象，形成干涉条纹。
这些干涉条纹的形态和数量可以反映出被测量的物体的形态、尺寸等信息。
激光干涉仪通常被用于测量机床加工的平行度、垂直度、角度误差等参数。
具体应用如下：1. 测量机床的平行度利用激光干涉仪可以测量机床导轨的平行度。
将激光干涉仪放置在一条导轨上，再让激光束照射在另一条导轨上，此时读取干涉条纹，便可判断导轨是否平行。
利用激光干涉仪可以测量机床主轴的角度误差。
将激光束照射到主轴上，读取干涉条纹，便可判断主轴是否与机床的加工平面保持垂直。
1. 高精度激光干涉仪具有高精度、高灵敏度的特点，可以测量微小的误差和变化。
2. 非接触式测量激光干涉仪是一种非接触式测量设备，不会对机床造成任何影响，保证了机床的精度和稳定性。
3. 测量快速相比传统的测量方法，激光干涉仪具有快速、方便的优点，可以快速地获得精度检测结果，提高了生产效率。
总之，激光干涉仪是一种高精度、非接触式的测量设备，广泛应用于机床精度检测中。
它可以快速、准确地检测出机床的各项参数，保证了机床的精度和稳定性，为加工生产提供了重要的保障。
五轴联动加工中心的精度检测方法
五轴联动加工中心的精度检测方法简介南京晨光集团有限责任公司计量中心作者：方明摘要: 对五轴联动加工中心的摆轴( 即A 轴) 全行程精度的检测提出了一种快速有效的解决方案。
详细叙述了该方案的具体操作步骤、注意事项以及在检测过程中采用的测量设备和依据的检测标准，同时对被检轴进行了有效地精度补偿。
1 、五轴联动简介五轴联动加工中心是指有五个坐标轴( 三个直线坐标轴: X，Y，Z 轴和两个旋转坐标轴: C，A 轴) ，可在计算机数控( CNC) 系统的控制下同时协调运动进行加工的数控加工设备。
通过A 轴与C 轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。
A 轴和C 轴最小分度值一般为0. 001°，又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。
A 轴和C 轴如与XYZ 三个直线轴实现联动，依靠先进的数控系统、伺服系统以及软件的支持可加工出复杂的空间曲面。
常见的立式五轴联动加工中心有两个回转轴，如图1 所示，一个是工作台回转轴，以X 轴方向为轴心线，± 90°来回摆动，定义为摆轴，也称A 轴; 一个就是设置工作台的中间的回转台，在图示的位置上环绕Z 轴方向360°回转，定义为C 轴。
图1 常见的立式五轴联动加工中心示意图加工中心XYZ 以及C 轴的精度检测，技术手段现在已经很成熟。
XYZ 三个直线轴一般是采用双频激光干涉仪作为标准进行检测，回转C 轴用双频激光干涉仪以及配套的回转分度器检测，或者用传统的正多面棱体配上自准直仪进行角分度检测，这里不再详述。
而对于A 轴，同样是角分度检测，也可用双频激光干涉仪回转分度器或者是正多面棱体和自准直仪作为标准进行检测。
但是如果是照搬全套C 轴的检测方法，将无法在全行程内完成测量，因为随着A 轴的转动，工作台将遮挡测量光路，无法继续检测，只能检测到部分角度，也就不能判断A 轴整个行程范围的精度。
激光干涉仪自动校准五轴加工中心及测量误差分析
激光干涉仪自动校准五轴加工中心及测量误差分析发布时间：2021-07-08T07:49:20.450Z 来源：《防护工程》2021年7期作者：汤李炳[导读] 近年来，我国的综合国力的发展迅速，激光干涉仪是用特定、稳定的激光束和波长，来测量位移的高精密测量系统。
五轴加工中心的技术含量高、精度高，用于加工复杂零件的高效率的自动化机床，除了X、Y、Z三个基本直线轴外，还有A轴转头和B轴转台。
其准确度按照国家标准和技术规范来评定，常见的如两点法、最小二乘法、VDI3441技术规范、国家标准GB10931等。
汤李炳浙江凯达机床股份有限公司浙江诸暨 311800摘要：近年来，我国的综合国力的发展迅速，激光干涉仪是用特定、稳定的激光束和波长，来测量位移的高精密测量系统。
五轴加工中心的技术含量高、精度高，用于加工复杂零件的高效率的自动化机床，除了X、Y、Z三个基本直线轴外，还有A轴转头和B轴转台。
其准确度按照国家标准和技术规范来评定，常见的如两点法、最小二乘法、VDI3441技术规范、国家标准GB10931等。
要保证加工中心的指标在要求的范围内，才能达到的最理想的加工准确度，若偏差超出范围，那么加工零件的质量就得不到有效控制。
激光干涉仪自动测量机床的误差后，可通过手动输入或连接ＲS232接口对线性误差进行自动补偿。
如此自动循环的重复测量、补偿后，可以改善加工中心的运动位置偏差，使其达到最佳状态。
本文还对影响激光干涉仪测量误差的常见因素进行了简单分析。
如激光束和镜组与数控轴保持准直(即与运动轴平行)，即余弦误差，激光束与运动轴之间没有准直造成测量值与实际值的差异;阿贝误差的存在，是因为测量方法不满足阿贝原则“测量轴线在基准轴线的延长线上”的定义;回转轴与分度器不同心或不平行引起的弧秒或正弦误差。
关键词：激光干涉仪；自动校准五轴加工中心；测量误差分析引言加速度计正在被越来越多地应用于机械制造、车辆船舶、航空航天等众多科研和工程领域。
激光干涉仪垂直度测量原理与方法
激光干涉仪垂直度测量原理与方法
激光干涉仪是一款功能强大的几何量检测仪器，可以测量线性定位、直线度、垂直度、平行度、角度等多个参数，很多朋友熟悉线性定位测量，但是对于垂直度测量却不太清楚，今天就给大家讲解如何进行垂直度测量。
▲SJ6000激光干涉仪
1、垂直度测量原理
垂直度测量的主要采用同一个测量基准轴对两个标称正交坐标中的每一个轴测量直线度。
对两个直线度测量值进行比较，算出两个轴之间的垂直度。
共同的参考基准是直线度反射镜的光学基准轴。
需要注意的是，两次测量直线度之间既不移动也不调整。
两次直线度测量过程中至少一次用到光学直角尺，用于将激光光束调整到与待测轴垂直。
垂直度误差＝光学直角尺误差－斜度θ1－斜度θ2。
▲垂直度测量的光路原理构建图
2、测量步骤和数据处理
测量分两步：第一步测量其中一轴的直线度，其方法跟直线度测量一样；第二步测量另一轴的直线度，同样的方法；最后根据上述两个直线度测量结果，计算得到两轴之间的垂直度误差。
3、垂直度测量用组件
垂直度测量用到的激光干涉仪组件：垂直度测量配置主要由SJ6000激光干涉仪主机、短直线度镜组（或长直线度镜组）、垂直度镜组（含光学直角尺）、SJ6000激光干涉仪静态测量软件等组件构成。
Z轴的垂直度测量需增添直线度附件。
4、垂直度测量应用
机床X/Y轴垂直度对准；坐标机上垂直轴和水平轴之间的垂直度测量。
▲X/Y工作台的垂直度测量。
实验二 激光干涉仪检测机床误差
实验二激光干涉仪检测机床误差
一、实验目的
1.了解激光干涉仪的原理
2.了解激光干涉仪在机床误差检测和误差补偿方面的重要作用。
3.分析机床的误差源。
4.掌握激光干涉仪的使用方法。
二、实验内容
1.学习使用激光干涉仪。
2.通过对三坐标测量机的操作及观察，分析该仪器的误差源。
3.利用激光干涉仪检测三坐标测量机的直线位移精度。
三、需用设备
三坐标测量机、激光干涉仪
四、实验步骤
1.参照附录，安装激光干涉仪，初步调整激光干涉仪高度。
2.在三坐标测量机的立柱上安装反射镜，精确调整激光干涉仪。
3.移动测量机，得到三坐标测量机的直线位移精度。
五、思考题
1、其他轴如何测量。
2、如果分别测得三轴的误差，如何计算出机床的21项误差。
附录
1 切勿凝视光束
根据EN60825-1 以及美国标准ANSI 2136，RENISHAW ML10 激光器属II 级激光，因而不需要佩戴护目镜（正常条件下人会自然地眨动眼睛并转移目光以避免伤害）。
切勿直接凝视光束或照射他人的眼睛。
注视漫射光束不会造成伤害。
2 激光干涉仪工作原理
3 系统连接图。
使用激光干涉仪检测数控机床导轨的垂直度
到激光头回光孔
将大回转反射镜干涉镜组升至Z轴行程 10 的远端，观察光路是否偏离。若偏离，还
需近端、远端的多次调整，在调整的过程 中不断积累经验
（5） 用人工去除斜率误差的方法来进一步精密调准激光光 束人工去除斜率误差校正原理和方法步骤在数控机床水平 轴直线度测量的章节中已经论述过。
（6）误差数值的符号设定 设定立式加工中心Z轴的X轴方 向直线度误差数值的符号，如图4-50a所示，测量时Z轴从 负方向向正方向移动，设定直线度误差值的正方向为加工 中心X轴的正方向。如图4-50b所示，按图示方向轻推大回 转放射镜，观察电脑屏幕上显示的激光读数值是正向递增 或负向递减的则方向正确，不需要再调节。如不是这种情 况需要改变符号，操作如图4-50c。
二、用激光干涉仪测量立式加工中心X轴与Z轴的垂直度
1．垂直度测量需要增加的光学元件 测量两个垂直轴的垂直度，需要以下光学部件：直线度 干涉镜1块、直线度反射镜1块、垂直转向镜1块、大回 转反射镜1块、光学直角尺1块（图4-41）。
图4-41 光学直角尺
图4-4装置可使激光束偏转90°。 使用光学直角尺测量垂直轴的垂直度时，应配装垂直转向镜。 使用光学直角尺配带的专用托架，从侧面拧紧固定。垂直转 向镜的两个控制旋钮应预调到中间位置，以方便在光路准直 时的调节。如图4-42所示。
a)轴移动方向及误差值符号设定 b) 按图示方向轻推大回转反射镜
c) 改变符号
图4-50 加工中心Z轴的X轴方向直线度误差值符号设定
（7）数据采集。
4．第二步:测量加工中心X轴垂直方向的直线度 （1）光学元件的固定与安装 1）直线度反射镜不移动、不调整控制旋钮。从而作为两 个轴直线度测量的光学基准。 2）直线度干涉镜的安装如图4-51所示。
激光干涉仪在检测数控机床精度方面的应用
激光干涉仪在检测数控机床精度方面的应用1.前言随着大型数控机床应用的日见广泛，对大型机械两条导轨间平垂直度检测要求也越来越多。
传统的垂直度检测方法如大理石角尺配合干分表方法受标准角尺大小的限制只能应用于小型机器：另外采用四象限等传感器方法，则因传感器的精度漂移和读数稳定性容易受到环境变化的影响，使得其应用范围大大受限。
激光干涉仪是通过激光波长溯源的原理来实现数控机床几何精度及定位精度检测，激光干涉仪主要可以对数控机床进行线性、角度、直线度、垂直度、转轴测量等，下面就来一一讲解。
2.测量应用2.1.线性测量2.1.1.线性测量构建要进行线性测量，需使用随附的两个外加螺丝将其中的一个线性反射镜安装在分光镜上，组装成“线性干涉镜”。
线性干涉镜放置在激光头和线性反射镜之间的光路上，用它的反射光线形成激光光束的参考光路，另一束光入射到线性反射镜，通过线性反射镜的线性位移来实现线性测量。
如下图所示。
线性测量构建图水平轴线性测量样图垂直轴线性测量样图2.1.2.线性测量的应用激光干涉仪可用于精密机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度的测量。
测量时在工作部件运动过程中自动采集并及时处理数据。
激光干涉仪应用于机密机床校准2.2角度测量2.2.1.角度测量构建与线性测量原理一样，角度测量需要角度干涉镜和角度反射镜，测试时角度反射镜和角度干涉镜必须有一个相对旋转，相对旋转后两束光的光程差就会发生变化，而光程差的变化会被激光干涉仪探测器探测出来，由软件将线性位置的变化转换为角度的变化显示出来。
角度测量原理及测量构建水平轴俯仰角度测量样图水平轴偏摆角度测量样图2.2.2.角度测量的应用机床准直平台/倾斜工作台的测量由于角度镜组的不同安装方式，其测量结果代表不同方向的角度值。
您可以结合实际需要进行安装、测量。
水平方向角度测量垂直方向角度测量在垂直方向的角度测量中，角度反射镜记录下导轨在不同位置时的角度值，可由软件分析出导轨的直线度信息，实现角度镜组测量直线度功能。
双频激光干涉仪线测量机床线性度误差
机械工程学院2013 级硕士研究生一级学科实验任务书实验人员：XXX 实验成绩：指导老师：XXXX实验时间：2014 年 6 月21 日，星期六实验学时：2学时实验地点：机械工程学院精密测试实验室（一楼）实验名称：双频激光干涉仪认知与操作实验双频激光干涉仪线测量机床线性度误差一、实验目的1、初步学会装配双频激光干涉仪装置的方法。
2、理解并且掌握双频激光干涉仪的工作原理及其实验步骤。
3、能独立完成相关数据的处理与分析 二、 实验设备实验设备如图1所示，主要由XL-80校准激光干涉仪、分光镜、角锥反射镜、脚架、XC-80温湿度传感器和PC 机等相关器件组成。
完成图1实验设备的连接后，由相应的光学知识可知，移动靶镜， XL-80校准激光干涉仪能实时将测量数据发送给PC 机。
与此同时，XC-80温湿度传感器将每隔7s 向PC 机传送温湿度补偿数据。
最终，利用PC 机器自带的相关软件实现了数据的采集、补偿以及处理分析。
XL-80校准激光干涉仪XC-80温湿度传感器分光镜PC 机脚架角锥反射镜图1 实验装置三、 干涉测量法的原理如图2所示，一个角锥反射镜紧紧固定在分光镜上，形成固定长度参考光束。
另一个角锥反射镜相对于分光镜移动，形成变化长度测量光束。
从激光头射出的激光光束 (1)具有单一频率，标称波长为0.633m ，长期波长稳定性（真空中）优于0.05m pp 。
当此光束到达偏振分光镜时，被分成两束光： 反射光束(2)和透射光束(3)。
这两束光被传送到各自的角锥反射镜中，然后反射回分光镜中，在嵌于激光头中的探测器中形成干涉光束。
如果两光程差不变化，探测器将在相长干涉和相消干涉的两端之间的某个位置观察到一个稳定的信号。
如果两光程差发生变化，每次光路变化时探测器都能观察到相长干涉和相消干涉两端之间的信号变化。
这些变化（条纹）被数出来，用于计算两光程差的变化。
测量的长度等于条纹数乘以激光波长的一半。
应当注意到，激光波长将取决于光束经过的空气的折射率。
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
激光干涉仪在机床精度检测中的应用
随着机床工艺的不断提高，尺寸形状精度也越来越高，丝毫不允许有误差存在。
如今的机床精度检测，需要使用精度更高的仪器进行，以保证机床的整体精度。
而在众多的检测仪器中，激光干涉仪被广泛应用于机床精度检测中。
一、激光干涉仪的工作原理
激光干涉仪是通过激光的干涉来测量光程差的变化，根据光程差的变化量，求得检测物体的精度。
激光干涉仪具有精度高、响应速度快、不受温度、压力、电磁干扰等影响的优点，可以用于机床的尺寸形状精度检测。
1.轴线误差检测
机床的轴线误差是一项非常重要的指标，可以直接影响到机床的精度和稳定性。
通过激光干涉仪进行检测，可以精确测量出机床的轴线误差，进一步进行调整。
2.平面度误差检测
4.形位公差检测
1.精度高
激光干涉仪测量的精度非常高，能够实时反馈机床的误差情况，帮助工作人员及时发现机床存在的问题，进行调整和修复。
2.响应速度快
激光干涉仪的响应速度非常快，可以实现实时监测机床的工作状况，并及时反馈误差信息。
3.不受环境干扰
激光干涉仪不受温度、压力、电磁干扰等环境因素的影响，能够在各种环境下正常工作，并保证测量的准确性。
4.数据可靠
激光干涉仪的数据非常可靠，从而可以帮助工作人员精确地了解机床的工作情况和误差状况，为机床的维护提供参考。
总之，激光干涉仪在机床精度检测中的应用，为机床工业带来了非常重要的帮助。
通过激光干涉仪的检测，可以精确测量机床的误差情况，并及时进行调整，不仅能够保证机床的精度和稳定性，还能够提高机床的工作效率和生产效益。
激光干涉仪角度、垂直度、直线度、平面度测量原理
激光干涉仪角度、垂直度、直线度、平面度测量原理激光干涉仪是一种利用光的干涉原理进行高精度测量的仪器。
以下是激光干涉仪在角度、垂直度、直线度和平面度测量中的原理：1.角度测量原理：当角度反射镜旋转或移动产生角摆时，两束反射光会有相对应的光程差产生。
激光干涉仪采集到该光程差的干涉信号，经过运算处理，即可得出对应的角度值。
这种技术主要应用于运动轴的角摆测量和转轴的旋转角度测量。
2.垂直度测量原理：垂直度测量是通过比较正交轴的直线度值从而确定正交轴的非直角度。
例如，三坐标测量机的垂直度误差可能由导轨磨损、事故造成导轨损坏、机器地基差、正交轴上两原点传感器未准直等因素造成。
垂直度误差将对机器的定位精度及插补能力产生直接影响。
SJ6000激光干涉仪以光波为载体，在动态测量软件的配合下，可实现三坐标测量机的垂直度检测分析。
3.直线度测量原理：通过检测光路与干涉镜和反射镜之间的横向位移，可以得到导轨相对于激光光路参考线的直线度误差。
这可以在水平面或垂直面上进行，取决于直线度干涉镜和反射镜的布置。
激光干涉仪的直线度测量组件包括LH2000激光测头、直线度光学镜组、直线度测量附件和LaserLC测量软件。
数据采集方法通常涉及使待测机床轴移动到若干个不同位置（或“目标”），然后测量直线度误差。
4.平面度测量原理：激光干涉仪中的一束光经过分束器分成两束光线，经过不同的光路后重合在屏幕上形成干涉条纹。
根据干涉条纹的形状和变化，可以获得被测物体表面的形状、位移和平面度等信息。
在测量平面度时，首先在被测试的表面上涂抹一层反光涂料，以便激光光线能够被反射回来形成干涉条纹。
然后将激光干涉仪垂直于被测表面，调整其位置和角度，使得激光光线能够正常照射到被测表面上。
通过观察和记录干涉条纹的图案，可以确定表面的平整度和精度。
请注意，这些测量原理都依赖于激光干涉技术，它利用光的干涉现象来测量物体的几何特性。
激光干涉仪具有高精度和高灵敏度的特点，因此在工业测量和质量控制等领域中得到了广泛应用。
激光干涉仪测量机床精度的准直调节技巧
图 ２ 安装了光靶的线性反射镜
取下光靶，并检查从反射镜返回的激光束是否 击中如图 ３ 所示的激光器光闸上的光靶中心。 如果 没有，则平移激光器或机床，直到激光束击中光靶的 中心。
调整完毕，再次将光靶放在反射镜前端，准备进 入准直流程。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｌａｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｆａｓｔ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｐｅｅｄ， ｈｉｇｈ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ， ｌａｒｇｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒａｎｇｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ， ｉｔ ｈａｓ ｂｅ⁃ ｃｏｍｅ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ ｔｈａｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｌａｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ． Ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ ｕｓｕａｌｌｙ ｔａｋｅｓ ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｆａｓｔ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｔｅｒ ｂｅａｍ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ａｘ⁃ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ， ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ． Ｉｔ ｓａｖｅｓ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌａｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ； ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ； ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
激光干涉仪和数控机床几何误差的方法探究
激光干涉仪和数控机床几何误差的方法探究作者：杨亚来源：《山东工业技术》2017年第23期摘要：随着生产质量的提升，对于数控机床的误差容忍度越来越小，控制精度要求越来越高。
激光干涉仪作为一种检测和辨识几何误差的先进仪器，对于检测数控机床故障，查明数控机床故障原因，提升机床工作效率，具有重要意义。
关键词：激光干涉仪；数控机床；几何误差DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.23.0861 前言数控机床是一种集自动控制、计算机技术、电机运动和自动检测等多项技术于一体的技术，在日常的使用和维护中，工作人员如何能够准确快速确定故障和误差原因，并采取有效手段，纠正误差，是影响数控机床工作效率的关键因素之一。
激光干涉仪能够实现对于数控机床多种参数的测量，并辅助进行几何误差的矫正。
2 数控机床精度控制方法分析现阶段提升数控机床加工精度主要有误差预防法和误差补偿法两种方案，这其中误差预防法的原理是通过设计和制造途径消除或减少可能的误差源。
误差预防法的经济成本高昂，同时在使用中也存在很大的局限性，通过预防的手段实现误差的消除几乎是不可能的。
与此相反的，误差补偿法通过分析误差可能发生的原因和发生部位，并提出针对性的反向误差进行消除，该项技术需要借助于计算机技术。
可以看出，误差补偿法对于设备的要求较低，同时调整简便，成本可控，已成为相关研究人员最为青睐的技术。
在误差补偿的过程中，需要经过误差检测、误差建模和误差补偿三个主要阶段。
误差补偿法中如何准确识别误差是最基本的一步，在众多识别方法中，激光干涉仪是效果最好的一种。
3 激光干涉仪测量原理分析激光干涉检测几何误差主要是利用多普勒效应和干涉原理，具体来看，当两束振幅相同、频率不同的左右圆偏振光由同一个激光发射器发射，在一定距离之后转变为垂直方向震动的线偏振光。
在经过第一分光器之后，几部分光将被发射，这部分反射光在检偏器的检测下变为两束频率不同的信号，接收器将这两束光接收，作为参考信号。
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激光干涉仪如何测量五轴机床的垂直度误差SJ6000激光干涉仪具有测量精度高、测量范围大、测量速度快、最高测速下分辨率高等优点，结合不同的光学镜组，可实现线性测长、角度、直线度、垂直度、平行度、平面度等几何参量的高精度测量。
在SJ6000激光干涉仪动态测量软件配合下，可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析，如振动分析、丝杆导轨的动态特性分析、驱动系统的响应特性分析等。
SJ6000激光干涉仪典型应用就是数控机床精度测量，本文讲解如何用激光干涉仪测量五轴机床的垂直度误差。
对于三根平移轴而言，其轴间误差即垂直度误差有三个：xy ε、z x ε和yz ε。
激光干涉仪测量垂直度误差的根本原理是与直线度测量原理一致。
它是通过一个共同的基准来测量两个垂直的轴的直线度从而实现垂直度的测量。
这个共同的基准就是直线度反射镜，因此在整个测量过程中，它相对于工作台不可移动，不可调整，如下所示。
图中的方块就是光学直角器，它用来保证在测量第一个轴时的激光光束完全垂直于第二个轴测量时的激光光束。
垂直度测量配置主要由SJ6000主机、短直线度镜组（或长直线度镜组）、垂直度镜组（含光学直角尺）、SJ6000静态测量软件等组件构成。
附：SJ6000激光干涉仪垂直度测量精度。
轴向量程测量范围测量精度分辨力
短距离(0.1～3.0)m±3/M±(2.5+0.25%R+0.8M)0.01μm/m 长距离(1.0～15.0)m±3/M±(2.5+2.5%R+0.08M)0.01μm/m 注：R为垂直度结果；M为测量距离，单位：m。