【资料】雷尼绍激光干涉仪使用说明

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第一章、前言

一、本次我们主要研究：如何检测机床的螺距误差。因此我们主要的任务在于：

1.     应该使用什么仪器进行测量

2.   怎么使用测量仪器

3.   怎么进行数据分析

4.   怎么将测量所得的数据输入对应的数控系统

二、根据第一点的要求，我们选择的仪器为：Renishaw 激光器测量系统，此仪器检测的范围包括：

1.线性测量

2.角度测量

3.平面度测量

4.直线度测量

5.垂直度测量

6.平行度测量

线性测量：是激光器最常见的一种测量。激光器系统会比较轴位置数显上的读数位置与激光器系统测量的实际位置，以测量线性定位精度及重复性。

三、根据第二点的解释，线性测量正符合我们检测螺距误差的要求。因此，我们此次使用的检测方法——线性测量。

总结以上我们的核心在于：如何操作Renishaw 激光器测量系统结合线性测量的方法进行检测，之后将检测得到的数据进行分析，最后将分析得到的数据存放到数控系统中。这样做的目的在于——提高机床的精度。

第二章、  基础知识

2.1 什么是螺距误差？

开环和半闭环数控机床的定位精度主要取决于高精度的滚珠丝杠。但丝杠总有一定螺距误差，因此在加工过程中会造成零件的外形轮廓偏差。

由上面的原因可以得知：

螺距误差是指由螺距累积误差引起的常值系统性定位误差。

2.2 为什么要检测螺距误差？

    根据2.1节，检测螺距误差是为了减少加工过程中造成零件的外形轮廓偏差，即提高机床的精度。

2.3 怎么检测螺距误差？

（1）安装高精度位移检测装置。

（2）编制简单的程序，在整个行程中顺序定位于一些位置点上。所选点的数目及距离则受数控系统的限制。

（3）记录运动到这些点的实际精确位置。

（4）将各点处的误差标出，形成不同指令位置处的误差表。

（5）多次测量，取平均值。

（6）将该表输入数控系统，数控系统将按此表进行补偿。

2.4 什么是增量型误差、绝对型误差？

①增量型误差

增量型误差是指：以被补偿轴上相邻两个补偿点间的误差差值为依据来进行补偿

②绝对型误差

绝对型是误差是指：以被补偿轴上各个补偿点的绝对误差值为依据来进行补偿

2.5 螺距误差补偿的原理是什么？

螺距误差补偿的基本原理就是将数控机床某轴上的指令位置与高精度位置测量系统所测得的实际位置相比较，计算出在数控加工全行程上的误差分布曲线，再将误差以表格的形式输入数控系统中。这样数控系统在控制该轴的运动时，会自动考虑到误差值，并加以补偿。

采用螺距误差补偿功能应注意：螺距误差补偿功能的实现方法又有增量型和绝对型之分。所谓补偿就是指通过特定方法对机床的控制参数进行调整，其参数调整方法也依各数控系统不同而各有差异。

第三章、  认识激光干涉仪

        本次试验我们使用的仪器为：Renishaw 激光器测量系统

       这个系统由 “软件” 与 “硬件” 两个部分组成，所以我们认识他，就是搞清楚各是什么硬件和软件。

看到这个章节时，可定有人会问还有什么硬软件之分的吗？答案是肯定的！

       先问大家一个问题：只有躯体的人就是一个正常的人吗？答案是否定的！

一个正常的人不但须要一个实实在在的躯体，还需要由看不见的意识性的东西——思想的存在！

3.1激光干涉仪是由什么硬件组成

       3.1.1什么是硬件？

  硬件：　硬件就是我们看到的一堆由金属、塑料等材料堆成的被称之为“Renishaw 激光干涉仪”的东西(事实上，它是由一些机壳和电路板等物构成)。因为是一些看得见、摸得着的东西,又因为都是“硬”的，所以被人们形象地称为“硬件”。

3.1.2具体硬件名称以及各自的用途是什么？

一、本次使用激光检测仪主要检测螺距误差，因此我们主要使用到以下的仪器：

 （1）ML10激光器

以上四个图案为激光罩在不同的状态下的作用

A)  无光束射出 B)缩小横截面光束及目标 C）最答光束及目标 

D）标准测量位置射出最大光来的横截面以及反射光束的探测器孔

Renishaw ML10 Gold Standard 激光器：

ML10是一种单频 HeNe 激光器，内含对输出激光束稳频的电子线路及对由测量光学镜产生的干涉条纹进行细分和计数处理。

其主要作用简单概括为：发射红外线以及返收红外线供特定的软件做分析，记录相关的数据

（2）三脚架

三脚架及云台可用来安装 ML10 激光器，将 ML10 激光器设置在不同的高度，并充分控制 ML10 激光束的准直。对于大多数机床校准设置，建议将 ML10 激光器安装在三脚架和云台上。

三脚架、安装云台和 ML10 激光器三合一体，可为 ML10 光束准直提供下列调整：

·        高度调整

·        水平平移调整

·        角度偏转偏转调整

·        角度俯仰调整

其中高度调整是由图9上显示的高度曲柄控制的，水平平移是由图2上显示的平移控制旋钮控制，角度偏转偏移是由图2上显示的旋转微调旋钮控制。图2后的两个示意图为水平平移和角度偏移的使用方法。

（3）EC10 环境补偿装置

EC10 环境补偿装置可以补偿激光器光束波长在气温、气压、及相对湿度影响之下的变化。

大多数机床会随着温度变化膨胀或收缩，可能导致校准发生误差，为了避免校准误差，线性测量软件纳入一种称为热膨胀补偿或“归一化”的数学修正，应用在线性激光读数上。软件使用膨胀系数将测量加以归一（膨胀系数需手动输入），并使用 EC10 来测量平均机床温度。修正的目的是要评估在 20 °C (68 °F)的温度下执行校准时应得的激光器校准结果。

（4）线性测量镜组

线性测量镜组可用于测量线性定位精度。线性测量镜组组件包括下列要件，如图 1 所示：

①分光镜

②两个线性反射镜

③两个光靶以助于光学准直

注：当您组合一个分光镜和线性反射镜后，便成为一个线性干涉镜。

（5）用于将镜组安装到机床机床上的安装组件

镜组安装组件是用来将 Renishaw 测量镜组安装到CMM或机床上。本系统的设计可以轻易地交换不同的测量镜组，无需重新准直激光器。

组件包括：

• 三个安装杆（安装杆有 M8 螺丝钉可拧上底板、标准磁基或其它 Renishaw 装置）
• M8 适配器（可连接标准磁基或 Renishaw 的 CMM 探头）
• 两个底板
• 两个安装块和安装螺钉（可将光学元件连接至安装杆）

镜组安装组件不包括任何可将安装的镜组夹上待测机床的元件，要这么做需视不同的机床而异。一种通用的方式是用磁性安装块直接将钢制底板或/和安装杆装上机床。

安装组件的安装杆和底板都是磁性不锈钢所制，因此可以用磁性安装块来加以牢固。

Renishaw XL软件