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標(biāo)題: 激光干涉儀你用對(duì)了嗎？ [打印本頁(yè)]
作者: 中圖儀器1 時(shí)間: 2017-6-30 17:19
標(biāo)題: 激光干涉儀你用對(duì)了嗎？
激光干涉儀是精度最高的線性位移測(cè)量?jī)x器，其光波可以直接對(duì)米進(jìn)行定義，可溯源至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但是我們?cè)谑褂弥型鶗?huì)出現(xiàn)檢測(cè)偏離值，偏離我們的預(yù)估，以至于在高精度檢測(cè)時(shí)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生懷疑。今天我們來扒一扒引起激光干涉儀測(cè)量誤差的部分原因。
1、 阿貝誤差
因測(cè)量光學(xué)鏡組的安裝高度不在被測(cè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軸上引起的測(cè)量誤差稱之為阿貝誤差。產(chǎn)生的原因是設(shè)備移動(dòng)時(shí)存在俯仰、扭擺差，因此光學(xué)鏡組與運(yùn)動(dòng)軸偏置距離越遠(yuǎn)，引起的阿貝誤差越大。
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角度、偏置距離引起的誤差表（單位：um）
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4 }/ x4 d! f; T$ Y) {- a1 E 上表可得：角度1″在500mm偏置距離下引起的誤差大約是2.40um。
來個(gè)實(shí)際案例：以檢測(cè)機(jī)床時(shí)不同安裝高度為具體說明。
線性鏡組安裝距工作臺(tái)10cm：4 W& l+ S1 @2 G6 A- r) ]
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3 W( j3 x1 f/ ^0 T0 H8 c! D: i6 u 線性鏡組安裝距工作臺(tái)30cm
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線性鏡組安裝距工作臺(tái)50cm
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3 R' _: f4 n! ^ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：按GB/T17421.2《機(jī)床檢驗(yàn)通則》2000版分析標(biāo)準(zhǔn)得出結(jié)果，鏡組安裝高度偏離設(shè)備運(yùn)動(dòng)軸線越遠(yuǎn)，檢測(cè)結(jié)果中重復(fù)精度以及定位精度就越差。
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正確方式：設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)線性鏡組的安裝高度應(yīng)該盡量靠近被測(cè)軸，使激光光束與運(yùn)動(dòng)軸重合（或盡量靠近），減小阿貝誤差。
擴(kuò)展：SJ6000激光干涉儀用戶在進(jìn)行兩臺(tái)同類設(shè)備定位精度的對(duì)比時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行同軸比對(duì)，即共用線性鏡組，這樣才具有可比性。
2、 環(huán)境因素
環(huán)境補(bǔ)償單元能準(zhǔn)確采集空氣溫度、壓力、相對(duì)濕度信息，基于Edlen公式計(jì)算空氣折射率，以此對(duì)激光波長(zhǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。
1000mm示值因環(huán)境溫度、壓力、空氣濕度各自變化引起的示值變化量（單位：um）
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同時(shí)環(huán)境補(bǔ)償單元中材料溫度探頭能實(shí)時(shí)高精度測(cè)量被測(cè)設(shè)備溫度，對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償。但是往往因?yàn)椴僮魅藛T將材料溫度探頭放置在錯(cuò)誤的位置，致使采集的數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映被測(cè)物體溫度狀態(tài)，從而增大測(cè)量誤差。
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上圖為在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上架設(shè)激光干涉儀用于檢測(cè)量塊的實(shí)際案例
設(shè)備安裝在樓層地下室，有良好的溫度風(fēng)流控制，有效處理了環(huán)境的震動(dòng)問題、氣流擾動(dòng)問題。測(cè)量時(shí)因把材料溫度探頭以“錯(cuò)誤方式”放置在擺放電腦的鐵架上，材料溫度探頭采集了非真實(shí)的被測(cè)物溫度信息，致使300mm量塊檢測(cè)數(shù)據(jù)超差。
把材料溫度探頭以“正確方式”放置在被測(cè)量塊周邊，并給予充分的恒溫時(shí)間，測(cè)量結(jié)果趨于中國(guó)計(jì)量院的校準(zhǔn)值。
正確方式：在線性測(cè)量中，需要開啟環(huán)境補(bǔ)償單元，并正確設(shè)置補(bǔ)償材料的種類，放置材料溫度探頭的位置。在高精度的測(cè)量中，需要給予環(huán)境補(bǔ)償單元以及被測(cè)物充分的恒溫時(shí)間。
3、 余弦誤差
激光束路徑與被測(cè)軸之間存在的任何未準(zhǔn)直都會(huì)造成測(cè)得的距離和實(shí)際的運(yùn)動(dòng)距離之間有差異，此誤差被稱為余弦誤差。
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當(dāng)激光測(cè)量系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)軸未準(zhǔn)直時(shí)，余弦誤差會(huì)使得測(cè)量的距離比實(shí)際距離要短。隨著未準(zhǔn)直角度的增加，誤差也跟著顯著增加，如下表所示：
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/ p! o( p2 O& W4 [9 c/ E( j
9 K7 H0 `) z" d' ^' @" q4 ?4 W9 D處理方法：若激光測(cè)量出現(xiàn)余弦誤差，則激光讀數(shù)將會(huì)小于原本應(yīng)有的數(shù)值。因此，通過“輕微”調(diào)整云臺(tái)的俯仰及偏轉(zhuǎn)旋鈕直到取得最大的激光讀數(shù)，將能消除軸上的余弦誤差。
4、 死程誤差
死程誤差是在線性測(cè)量過程中與環(huán)境因素改變有關(guān)的誤差，在正常狀況下，死程誤差并不大，而且只會(huì)發(fā)生在定標(biāo)后以及測(cè)量過程中的環(huán)境改變。
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當(dāng)測(cè)量時(shí)系統(tǒng)定標(biāo)為L(zhǎng)1，若干涉鏡及反射鏡之間沒有動(dòng)作，且激光束四周的環(huán)境狀況有所改變，整個(gè)路徑(LI+L2)的波長(zhǎng)（空氣中）都會(huì)改變，但激光測(cè)量系統(tǒng)只會(huì)對(duì)L2距離進(jìn)行補(bǔ)償。 因此，死程測(cè)量誤差會(huì)由于光束路徑L1沒有獲得補(bǔ)償而產(chǎn)生。
處理方法：在設(shè)定定標(biāo)位置時(shí)，固定反射鏡和移動(dòng)鏡組應(yīng)盡量彼此鄰接，以此減小死程誤差。
5、 鏡組的安裝細(xì)節(jié)
■ 將鏡組固定牢靠
為了最小化振動(dòng)作用并加強(qiáng)測(cè)量穩(wěn)定性，鏡組應(yīng)牢靠固定到所需的測(cè)量點(diǎn)上；磁力表座應(yīng)直接吸住機(jī)床底座，避免吸裝在機(jī)床護(hù)罩或機(jī)床蓋等較薄弱的部分；確保吸裝的表面平坦且沒有雜質(zhì)。
6、 正確使用精度
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上圖是中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢測(cè)SJ6000激光干涉儀線性位移的數(shù)據(jù)，這表明SJ6000激光干涉儀在正確的安裝手段、正確的環(huán)境補(bǔ)償、穩(wěn)定的測(cè)量環(huán)境下即使70米距離都能滿足0.1Lum（L測(cè)量長(zhǎng)度，單位：m）精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)備的線性標(biāo)稱精度0.5Lum（L測(cè)量長(zhǎng)度，單位：m）。
作者: 蔡皓618 時(shí)間: 2017-6-30 19:57
這玩意兒真貴啊
作者: 未來第一站 時(shí)間: 2017-6-30 21:56
本帖最后由 未來第一站 于 2017-6-30 21:57 編輯
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樓主專業(yè)，第一個(gè)阿貝誤差沒想到能用在這兒。
4 f* X, o1 x7 a- ?+ A; r搞機(jī)床的都該看看。; {0 ]! I4 P# g+ z, Z5 y7 K2 j
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作者: 韓寒11 時(shí)間: 2017-6-30 22:53
太深?yuàn)W了，機(jī)床檢測(cè)的時(shí)候，沒有考慮到這些，以后測(cè)量的時(shí)候可以借鑒一下
作者: xiaobing86203 時(shí)間: 2017-7-1 08:33
樓主專業(yè)，先收藏一番
作者: 中圖儀器1 時(shí)間: 2017-7-3 10:43
6 T. _6 P$ |7 W6 k2 ?, |/ f6 c現(xiàn)在不貴咯，看你需要多少功能咯！
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作者: 中圖儀器1 時(shí)間: 2017-7-3 10:44
互相學(xué)習(xí)
作者: 鑫森淼炎垚 時(shí)間: 2017-7-4 09:22
一般企業(yè)用不起。
作者: 葛式一 時(shí)間: 2017-7-4 09:37
厲害
作者: Miles_chen 時(shí)間: 2017-7-4 09:51
遇到專業(yè)的了
' G# [3 ?1 q% b" g$ E一直想找做激光標(biāo)定的人 請(qǐng)教下
, Z+ x5 v6 q+ r! H" o煩勞樓主移步：$ ?2 P0 h6 j X
http://www.ytsybjq.com/forum.php?mod=viewthread&tid=486313( y" v" G. R4 k7 _9 Q/ y7 b4 N% [
利用激光來量化 兩個(gè)點(diǎn)的同軸問題 * O' k+ H3 s8 Q5 c2 _- e- i
樓主 了解 激光投點(diǎn)儀的精度嗎？ 帶self-leveling的那種
/ `) o& U H1 G8 u# E, ]2 |$ h# l/ S當(dāng)然 這玩意 比干涉儀差太多了 (～ o ～)~zZ
作者: 中圖儀器1 時(shí)間: 2017-7-4 19:07
! T* t! B* z$ e. w! N0 U( g( b
你說的這個(gè)沒接觸過，不清楚哦！
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作者: shinexsh 時(shí)間: 2017-9-18 10:28
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
作者: 中圖儀器1 時(shí)間: 2017-10-13 15:19
; S- Q( X# J+ I" v
這個(gè)沒接觸過，不清楚，哈哈！; _- Z/ Z7 g/ i$ o" v) h k" H
作者: wxhycj 時(shí)間: 2017-10-14 07:57
比較實(shí)用的資料！
作者: 642093071 時(shí)間: 2017-11-1 07:06
了解學(xué)習(xí)
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