激光干涉仪测量原理.
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材料温度 Accuracy: ± 0.1 ° C
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XC-80的放置
XC-80环境补偿单元提供的空气温度传感器安 装在一个带强磁力的圆柱底座上,应尽量靠近 激光光束的测量路径并应大致处于运动轴的中 间位置。避免把传感器安装在局部热源例如电 机或冷气流附近。 压力传感器和湿度传感器固定在XC-80环境补 偿单元内。一般情况下,无需测量光路紧邻区 域的气压或相对湿度。但是,相对湿度传感器 应当远离热源或气流。
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XL-80回转轴校准配置
XL-80激光头 三角架和云台 角度测量镜组 XR20回转轴校准组件 计算机和软件
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回转轴校准光学回路
当回转轴转动一定角度,参考光束和测量光束之间的光程差产生明 暗条纹。
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回转轴校准测量步骤
典型测试(步距为5°)的步骤如下: 1. 将XR20-W定位在被测轴上并调整激光系 统的准直(如右图所示)。 2. 在轴的起始位置将激光装置置零,在计算 机上开始采集数据并运行数控程序。 3. 轴到达起始目标位置,记录激光读数。 4. 被测轴以5°步距移至第二个目标,XR20-W 内置的反射镜反向旋转5°。 5. 系统结合XL-80与XR20-W的读数,记录被 测轴在5°的位置误差。 6. 通过使回转轴依次到达一系列测量点, 可测量并绘出轴的总体精度图。
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环境补偿单元
空气压力 Accuracy: ± 1.0 mbar 湿度 Accuracy: ± 6%
Renishaw XC80环境补
偿单元的高性能可以保 证在0-40度环境温度范 围内,和650-1150 mbar的环境大气压范 围内得到最高的测量精 度。
空气温度 Accuracy: ± 0.2 ° C
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三、Renishaw XL-80激光干涉仪测量系统简介
Renishaw公司是世界领先的计量解决方案供应商,成 立于1973年,提供坐标测量机、数控机床系统的解决方案。 产品包括各种测头、校准、光栅、编码器、数字化扫描及 光谱系统。
1987年首次推出ML10校准激光干涉仪 2001年推出ML10 Gold Standard激光干涉仪, 它是当今世界领先的校准系统。
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机床精度的21项误差
For Linear measurement (3): xdx ydy zdz
For Angular measurement (9): Ax Bx Cx Ay By Cy Az Bz Cz
For Straightness measurement (6): xdy xdz ydx ydz zdx zdy
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为什麼需要补偿?
激光波长是高测量精度的基础,然而激光的波长会受到空气折射率 的影响
。
c n f
其中n为空气折射率,c为激光在真空中的光速,λ为波长,f为频率 空气折射率又受到大气压、温度和湿度的影响。
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二、激光干涉测量原理
+ + =
+ =
两列振幅为A1、 A2,频率为f,初始相位分别为1 和 2 的光在空间叠加时的光 强为:
E A1 cos(2 ft 1 ) A2 cos(2 ft 2 )
若光的振幅相等: •相位角相同时,复合光强为原先的2倍,产生明条纹。 •当相位角相差180°(半个波长)时,复合光强为0,产生暗条纹。
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线性测量回路
B (固定反射镜)
C (移动反射镜)
输出光 反射光
A (分光镜)
测量光 汇合光
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线性测量安装方式
固定锥角反射镜与 分光镜通过安装组 件固定在主轴上
移动锥角反射镜通 过安装组件固定在 移动的工作台上 调整激光头、分光 镜、反射镜在一条 直线上
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二、激光干涉测量原理
XL-80激光测量回路如下
•如果测量光路长度改变(角 锥反射镜C移动),干涉光束 的相对相位将改变,由此产 生的相长干涉和相消干涉的 循环将导致叠加光束强度的 明暗周期变化。 • 角锥反射镜每移动316 nm, 就会出现一个光强变化循环 (明-暗-明)通过计算这 些循环来测量移动。 • 通过在这些循环之间进行相 位细分,实现更高分辨率 (1 nm) 的测量。
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回转轴校准安装方式 XR20安装在回转轴上 角度分光镜固定在激 光头与XR20之间 调整激光头、分光镜、 XR20在一条直线上
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For Squareness measurement (3) XZ, XY, YZ
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激光的产生
LASER是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的缩写,意为通过受激发射线的放射达到光的放大,即激光。 大多数现代位移干涉仪都使用氦氖 (He-Ne) 激光管,这些激光管具 有633纳米 (nm) 的波长输出 氦氖激光管的构成如下所示:
激光干涉仪原理介绍
——线性测量与回转轴校准
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一、基本概念 什么是激光干涉仪? 激光干涉仪是利用激光作为长度基准,对数控设备(加 工中心、三座标测量机等)的位置精度(定位精度、重 复定位精度等)、几何精度(俯仰扭摆角度、直线度、 垂直度等)进行精密测量的精密测量仪器。
①输入光束 ②参考光束 ③测量光束 ④叠加光束
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二、激光干涉测量原理 为什么要用双频激光干涉仪?
单频激光干涉仪是一种直流测量系统,存在较大的零漂;同时由 于空气湍流,机床油雾,切削屑等会使光束发生偏移或波面扭曲, 导致激光束强度发生变化,就有可能使光电信号低于计数器的触 发电平而使计数器停止计数。 双频激光干涉仪的信号时交流信号,因而对于双频激光干涉仪来 说,可用放大倍数较大的交流放大器对干涉信号进行放大,这样, 即使光强衰减90%,依然可以得到合适的电信号。 双频激光干涉仪可以在恒温,恒湿,防震的计量室内检定量块, 量杆,刻尺和坐标测量机等,也可以在普通车间内为大型机床的 刻度进行标定。
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激光及其特点
激光输出可视为一束正弦波。
波长
激光具有三个重要特性:
•激光波长非常稳定,可以精密测量测量的要求。 •激光波长非常短,可以用于高精度测量。 •激光具有干涉特性。
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光的干涉 光具有波粒二象性。 两列或几列光波在空间相遇时相互迭加,在某些区域始终 加强,在另一些区域则始终削弱,形成稳定的强弱分布的 现象。 产生稳定干涉的条件 :只有两列光波的频率相同,位相 差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的稳定干 涉。由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频 率,更不可能存在固定的相差,因此,不能产生稳定干涉 现象。
2007年推出XL-80校准激光干涉仪,性能更强 大。
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三、Renishaw XL-80激光干涉仪测量系统简介
XL-80基本线性配置
XL-80激光头 XC-80补偿器 三角架和云台 线性测量镜组 计算机和软件
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