激光測量在數控機床定位中的應用

1．測量隱理

　　由激光頭激光諧振腔發(fā)出的He一Ne激光束，經激光偏轉控制系統分裂為頻率分別為f1和f2的線偏振光束，經取樣系統分離出一小部分光束被光電檢測器接收作為參考訊號，其余光束經回轉光學系統放大和準直，被干涉鏡接收反射到光電檢測器上。機床運動使干涉鏡和反射鏡之間發(fā)生相對位移，兩束光發(fā)生多普勒效應，產生多普勒頻移±Δf。光電檢測器接收到的頻率訊號（f1-f2±Δf）和參考訊號（f1-f2）被送到測量顯示器，經頻率放大、脈沖計數，送人數字總線，最后經數據處理系統進行處理，得到所測量的位移量，即可評定數控機床的定位精度。

　　2．測量方法

　　（1）安裝雙頻激光干涉儀測量系統各組件。

　　（2）在需測量的機床坐標軸線方向安裝光學測量裝置。

　　（3）調整激光頭，使雙頻激光干涉儀的光軸與機床移動的軸線晝在一條直線上，即將光路調準直。

　　（4）待激光預熱后輸入測量參數。

　　（5）按規(guī)定的測量程序運動機床進行測量。

　　（6）數據處理及結果輸出。

　　3．測量誤差分析

　　用雙頻激光干涉儀檢驗數控機床定位精度的測量誤差主要來源及分析如下：

　　3.1雙頻激光干涉儀的極限誤差

　　其中L為測量的長度（單位：m）

　　3.2安裝誤差

　　它主要是由測量軸線與機床移動的軸線不平行而引起的誤差．

　　L為測量的長度；

　　θ為測量軸線與機床移動的軸線之間的夾角。

　　由于光路準直，θ值趨于0，故此項誤差忽略不計。

　　3.3溫度誤差

　　它主要是由機床溫度和線膨脹系數不準備而造成的誤差．

　　L為測量的長度（單位為m）；

　　δt為機床溫度測量誤差；

　　α為機床材料線膨脹系數；

　　δα為線膨脹系數測量誤差。

　　從上面分析可以看出，在各項測量誤差中，溫度誤差對測量結果的準確性影響最大，所以，為了保證測量結果的準確性，測量環(huán)境溫度應滿足20±5℃，且溫度變化應小于±0.2℃/h，測量前應使機床等溫12h以上，同時要盡量提高溫度測量的準確度。另外，如果測量時安裝不得當，由安裝所造成的誤差也是不可忽略的。