激光干涉仪功能与应用

SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、测量范围大、分辨力高等优点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对线性、角度、平面度、直线度（平行度）、垂直度、回转轴等参数的精密测量，并能对设备进行速度、加速度、频率-振幅、时间-位移等动态性能分析。

在相关软件的配合下，可自动生成误差补偿方案，为设备误差修正提供依据。

1.静态测量

SJ6000激光干涉仪的系统具有模块化结构，可根据具体测量需求选择不同组件。SJ6000基本线性测量配置：

图1-基本线性配置

SJ6000全套镜组：

图2-SJ6000全套镜组镜组附件：

图3-SJ6000 镜组附件镜组安装配件：

图4-SJ6000 镜组安装配件

1.1. 线性测量

1.1.1. 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。

图5-线性测量构建图

图6-水平轴线性测量样图图7-垂直轴线性测量样图

1.1.

2. 线性测量的应用

1.1.

2.1. 线性轴测量与分析

激光干涉仪可用于精密机床、三坐标的定位精度、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。

图8-激光干涉仪应用于机密机床校准

图9-激光干涉仪应用于三坐标机校准

SJ6000软件内置10项常用机床检验标准，自动采集完数据后根据所选标准自动计算出所需误差数据，可生成误差补偿表，为机床、三坐标的误差修正提供依据。

图8-数据采集界面

图9-数据处理界面

图10-数据分析曲线界面

1.1.

2.2. 高精度传感器校准

利用激光干涉仪对位移传感器检定成为发展趋势，其特点是反应速度快、测量精度高。

图10-激光干涉仪应用于传感器校准

1.1.

2.

3. 实验室标准器

激光干涉仪是当今精度最高的测长仪器，因光波具有可以直接对米进行定义且容易溯源的特点，因此国家实验室多用激光干涉仪做实验室标准器进行量值传递。

图11-激光干涉仪应用于实验室

1.1.

2.4. 轻型线性附件的应用

对于光学镜重量或尺寸可能影响机器动态性能或光学镜安装遇到困难的应用场合，中图仪器提供的轻型线性附件，其小角锥反射镜重量在8g以内，可直接吸附在测量设备上，以此降低镜组附件重量对机器测量的影响。详见下图：

图12-轻型线性附件

图13-轻型线性附件应用于测长机实例

图14-轻型线性附件应用于螺纹机测量实例

1.1.

2.5. 可调转向镜的使用

可调转向镜可以把水平光线倾斜20°以上的角度，用于倾斜机床、三坐标机的测

量。

图15 倾斜机床的定位精度检测

1.1.

2.6. 测头夹具的使用

测头夹具能固定在φ32mm的三坐标探头上，方便固定线性反射镜。

1.2. 角度测量

1.2.1. 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SJ6000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。

图16-角度测量原理及测量构建

图17水平轴俯仰角度测量样图图18-2水平轴偏摆角度测量样图1.2.2. 角度测量的应用

1.2.2.1. 小角度精密测量

激光干涉仪角度镜能实现±10°以内的角度精密测量。

图19-小角度测量实例

1.2.2.2. 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。

图20-水平方向角度测量

图21-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。

1.3. 直线度测量

1.3.1. 直线度测量构建

SJ6000激光头射出后的激光由直线度干涉镜以一定的小角度分为两束，并入射到直线度反射镜中。经直线度反射镜反射后，沿着新光路返回到直线度干涉镜中，经直线度干涉镜合束后返回激光头的进光口，当直线度干涉镜偏离光线，则两光束产生光束差，由激光干涉仪探测器探测出来，由软件计算显示出来。

图22-直线度测量原理

在直线度测量过程中，一般尽可能的采用直线度干涉镜相对于直线度反射的运动，这样操作有利于提高测量的准确性和精度。

图23-直线度测量构建

1.3.

2. 直线度干涉镜的连接

SJ6000直线度干涉镜提供两种连接方式。除通过夹紧块连接外，还可以通过直线度附件中的M8连接头连接。

图24直线度附件-M8连接头以及应用

1.3.3. 直线度测量应用

由于导轨磨损、事故造成的导轨损坏以及地基不牢导致的导轨弯曲等，会对机器的定位、加工精度带来直接的影响。直线度测量可以显示出机器导轨的弯曲的情况，并可由生成的直线度误差对机器的性能做出评价和补偿。

直线度测量可以对水平面和垂直面进行测量，这取决于直线度干涉镜和反射镜安装的方法。

1.3.3.1. 机器轴、直线导轨测量

当需要测量导轨较长时，传统的直接测量方法无法提供这样的测量长度和精度。

测量建议将质量较轻的直线度干涉镜作为移动部件，因为较重的反射镜的移动可能会对测量的准确性产生影响。

图25-直线导轨左右方向直线度测量

图26-直线导轨上下方向直线度测量

1.3.3.

2. 机床工作台直线度测量

测量时，直线度反射镜固定，直线度干涉镜安装在移动的工作台上，通过直线度干涉镜的移就可以测量工作台的直线度。