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激光干涉仪工作原理 - 加工中心

激光干涉仪 laser interferometer    雷尼绍工具激光干涉仪有单频的和双频的两种。   激光具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽和高度单色性等优点。目前常用来测量长度的干涉仪,主要是以迈克尔逊干涉仪为主,并以稳频氦氖激光为光源,构成一个具有干涉作用的测量系统。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作,并可作为精密工具机或测量仪器的校正工作。 双频激光干涉仪   激光干涉仪   在氦氖激光器上,加上一个约0.03特斯拉的轴向磁场。由于塞曼分裂效应和频率牵引效应, 激光器产生1和2两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光。经1/4波片后成为两个互相垂直的线偏振光,再经分光镜分为两路。一路经偏振片1后成为含有频率为f1-f2的参考光束。另一路经偏振分光镜后又分为两路:一路成为仅含有f1的光束,另一路成为仅含有f2的光束。当可动反射镜移动时,含有f2的光束经可动反射镜反射后成为含有f2 ±Δf的光束,Δf是可动反射镜移动时因多普勒效应产生的附加频率,正负号表示移动方向(多普勒效应是奥地利人C.J.多普勒提出的,即波的频率在波源或接受器运动时会产生变化)。这路光束和由固定反射镜反射回来仅含有f1的光的光束经偏振片2后会合成为f1-(f2±Δf)的测量光束。测量光束和上述参考光束经各自的光电转换元件、放大器、整形器后进入减法器相减,输出成为仅含有±Δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后,由电子计算机进行当量换算(乘 1/2激光波长)后即可得出可动反射镜的位移量。双频激光干涉仪是应用频率变化来测量位移的,这种位移信息载于f1和f2的频差上,对由光强变化引起的直流电平变化不敏感,所以抗干扰能力强。它常用于检定测长机、三坐标测量机、光刻机和加工中心等的坐标精度,也可用作测长机、高精度三坐标测量机等的测量系统。利用相应附件,还可进行高精度直线度测量、平面度测量和小角度测量。 ML10激光干涉仪在精度检测中的应用   (1)几何精度检测 可用于检测直线度、垂直度、俯仰与偏摆、平面度、平行度等。   (2)位置精度的检测及其自动补偿 可检测精工机床定位精度、重复定位精度、微量位移精度等。利用雷尼绍ML10激光干涉仪不仅能自动测量机器的误差,而且还能通过RS232接口自动对其线性误差进行补偿,比通常的补偿方法节省了大量时间,并且避免了手工计算和手动精工键入而引起的操作者误差,同时可******限度地选用被测轴上的补偿点数,使机床达到******精度,另外操作者无需具有机床参数及补偿方法的知识。   目前,可供选择的补偿软件有Fanuc,Siemens 800系列,UNM,Mazak,Mitsubishi,Cincinnati Acramatic,Heidenhain, Bosch, Allen-Bradley。   (3)精工转台分度精度的检测及其自动补偿 现在,利用ML10激光干涉仪加上RX10转台基准还能进行回转轴的自动测量。它可对任意角度位置,以任意角度间隔进行全自动测量,其精度达±1。新的国际标准已推荐使用该项新技术。它比传统用自准直仪和多面体的方法不仅节约了大量的测量时间,而且还得到完整的回转轴精度曲线,知晓其精度的每一细节,并给出按相关标准处理的统计结果。   (4)双轴定位精度的检测及其自动补偿 雷尼绍双激光干涉仪系统可同步测量大型龙门移动式精工机床,由双伺服驱动某一轴向运动的定位精度,而且还能通过RS232接口,自动对两轴线性误差分别进行补偿。   (5)精工机床动态性能检测 利用RENISHAW动态特性测量与评估软件,可用激光干涉仪进行机床振动测试与分析(FFT),滚珠丝杠的动态特性分析,伺服驱动系统的响应特性分析,导轨的动态特性(低速爬行)分析等。 激光干涉仪技术参数 5D/6D标准型: 1. 线性:0.5ppm . 2. 测量范围:40米(1D可选80米) 3. 线性分辨力:0.001um. 4. 偏摆角和俯仰角的精度:(1.0+0.1/m)角秒或1%显示较大值 5. ******范围:800角秒 6. 滚动角精度:1.0角秒 7. 直线度精度:(1.0+0.2/m)um或1%显示较大值 8. 直线度******范围:500um 9. 垂直度精度:1角秒 10. 温度精度:0.2摄氏度 11.湿度精度:5% 12.压力精度:1mmHg 激光干涉仪的主要特点 1. 同时测量线性定位误差、直线度误差(双轴)、偏摆角、俯仰角和滚动角 2. 设计用于安装在机床主轴上的5D/6D传感器 3. 可选的无线遥控传感器最长的控制距离可到25米 4. 可测量速度、加速度、振动等参数,并评估机床动态特性 5. 全套系统重量仅15公斤,设计紧凑、体积小,测量机床时不需三角架 6. 集成干涉镜与激光器于一体,简化了调整步骤,减少了调整时间 干涉仪的维护 1、仪器应妥善地放在干燥、清洁的房间内,防止振动,仪器搬动 时,应托住底座,以防导轨变形。 2、光学零件不用时,应存放在清洁的干燥盆内,以防止发霉。反光镜、分光镜一般不允许擦拭,必要擦拭时,须先用备件毛刷小心掸去灰尘,再用脱脂清洁棉花球滴上酒精和乙醚混合液轻拭。 3、传动部件应有良好的润滑。特别是导轨、丝杆、螺母与轴孔部分,应用T5精密仪表油润滑。 4、使用时,各调整部位用力要适当,不要强旋、硬扳。 5、导轨面丝杆应防止划伤、锈蚀,用毕后,仍保持不失油状态。 6、 经过精密调整的仪器部件上的螺丝,都涂有红漆,不要擅自转动。