SJ6000激光干涉仪-中图仪器

激光干涉仪：线性模组定位精度测量好帮手一.线性模组概述线性模组（linear unite）是指在自动化工业领域中对能够实现直线运动的装置的统称，也称为定位模组。

线性模组主要有两种方式，一种是滚珠丝杠和直线导轨组成，另一种是用同步带及同步带轮组成，其使用范围广，安装方便，精度高，为广大的用户所接受，其广泛应用誉以下领域：1 军工领域：军用生产机械、模拟仿真2 食品领域：分类机械、上料机械等3 喷涂领域：往复机械、喷涂机械等4 汽车领域：抓取机械、移载机械等5 物流领域：分类机械、移载机械等6 其他工业领域等滚珠丝杆线性模组同步带线性模组线性模组定位精度决定了其性能，因此对其定位精度准确测量非常重要，在定位精度测量领域，激光干涉仪是最有效的手段。

二.激光干涉仪概述SJ6000激光干涉仪集光、机、电、计算机等技术于一体，产品采用进口高性能氦氖激光器，其寿命可达50000小时；采用激光双纵模热稳频技术，可实现高精度、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出；采用高速干涉信号采集、调理及细分技术，可实现最高4m/s的测量速度，以及纳米级的分辨率；采用高精度环境补偿模块，可实现激光波长和材料的自动补偿；采用高性能计算机控制系统及软件技术，支持中文、英文和俄文语言，友好的人机界面、向导式的操作流程、简洁化的记录管理。

三.激光干涉仪检测线性模组定位精度方法SJ6000激光干涉仪线性定位精度测量配置主要由SJ6000 主机、EC20 环境补偿单元、线性镜组、SJ6000 静态测量软件等组件构成，可满足0~80m 范围内的线性测量。

SJ6000 激光干涉仪静态测量软件可以将线性测量结果生成指定的误差补偿表，该表涵盖了各个测量点的补偿值，运动控制系统制造商允许通过修改指定运动轴的补偿值来消除该运动轴的位置误差，精确的补偿，可以有效地降低运动轴的位置误差。

线性测量中目标位置的数据采集有基于位置的目标采集和基于时间的目标采集两种方式，普遍采用基于位置的目标采集方式，即：被测运动轴需设定若干个等距的定位点，当运动轴移动到设定的定位点时，需设置停留时间，以供SJ6000激光干涉仪测量软件进行当前点的数据采集。

激光干涉仪测量三坐标示值误差方法步骤仪器的校准是产品控制的重要一环。

随着三坐标测量机的不断发展，传统的校准方法已经无法满足一些大型三坐标测量机的校准工作。

JJF1064-2010《坐标测量机校准规范》是我国各计量技术机构及校准实验室对三坐标测量机进行校准的唯一技术依据。

JJF 1064-2010中规定，在实物标准器无法满足测量要求时，可使用激光干涉仪进行位置示值误差测量，并且测量可以只在使用尺寸实物标准器不能满足要求的轴向进行。

关于尺寸实物标准器的要求中有“在尺寸实物标准器的最大长度无法达到空间对角线的66%时，可以增加测量位置或使用激光干涉仪进行位置示值误差测量”的规定。

激光干涉仪测量三坐标测量机本文以深圳中图仪器公司的SJ6000激光干涉仪为例，因其具有极高的测量准确度、广泛的用途度，能够实现准确定位、距离测量、重复性测量等任务。

激光干涉仪的示值误差直接影响对三坐标测量机示值误差的校准结果，因此要尝试各种不同的校准试验方法，尽量避免或减少由激光干涉仪的激光友生器（以下简称激光器）、XC80环境补偿系统、夹持器组、线性长度测量镜组、重负荷三脚架等引入的测量误差。

1.测量系统的建立选择工作状态良好、稳定、测量数据准确可靠的三坐标测量机为被测对象，其测量范围为X轴方向0~ 900 mm;Y轴方向0~1600 mm；Z轴方向0~ 800 mm。

在稳定的温度、湿度和大气压测量环境中，选用双频激光干涉仪对三坐标测量机进行校准试验。

校准试验过程如下：确立试验方法和步骤，建立测量模型（包括如何减小激光干涉仪引入的各项误差），通过线位移法，按照试验流程图1进行校准试验，最后得到测量结果。

校准过程中首先对三坐标测量机X、Y、Z坐标轴上的移动距离进行测量，并将三坐标测量机的示值与激光干涉仪的示值进行比对，得到三坐标测量机的示值误差。

因为在三个坐标轴方向上的测量过程类似，而在Y方向的测量范围为0~1 600 mm，是本次试验对象中测量范围最大的一个方向，用标准实物量具无法有效测量Y轴全量程的示值误差，所以Y轴是本次试验中最有效的一个测量轴方位。

激光干涉仪如何测量斜床身车床精度？
斜床身数控车床的两根导轨所在平面则与地平面相交，成一个斜面，角度有30°，45°，60°，75°之分。

斜床身数控车床的床身呈直角三角形。

很明显，在相同导轨宽度的情况下，斜床身的X向拖板比平床身的要长，应用在车床的实际意义是可以安排更多的刀位数。

斜床身数控车床的截面积要比同规格平床身的大，即抗弯曲和抗扭能力更强。

▲斜床身车床
众所周知，数控车床定位精度和重复定位精度都是用激光干涉仪来检测的，但是激光干涉仪的常规光路搭建都是水平或垂直方向，对于这种倾斜导轨如何检测了？
▲斜床身车床定位精度检测实例
SJ6000激光干涉仪静态测量软件可以将线性测量结果生成指定的误差补偿表，该表涵盖了各个测量点的补偿值，运动控制系统制造商允许通过修改指定运动轴的补偿值来消除该运动轴的位置误差，精确的补偿，可以有效地降低运动轴的位置误差。

线性测量中目标位置的数据采集有基于位置的目标采集和基于时间的目标采集两种方式，普遍采用基于位置的目标采集方式，即：被测运动轴需设定若干个等距的定位点，当运动轴移动到设定的定位点时，需设置停留时间，以供SJ6000测量软件进行当前点的数据采集。

激光干涉仪平行度测量原理与方法
激光干涉仪是一款功能强大的几何量检测仪器，可以测量线性定位、直线度、垂直度、平行度、角度等多个参数，很多朋友熟悉线性定位测量，但是对于平行度测量却不太清楚，今天就给大家讲解如何进行平行度测量。

▲SJ6000激光干涉仪
1、平行度测量原理
平行度测量由两组直线度测量组成，两次测量都以直线度反射镜的光学轴为参考基准。

需要说明的是，要得到两轴的平行度，要在两个正交平面内沿每个要被比较的轴测量直线度。

因此，平行度或平行线测量实际是四次直线度测量，每次的步骤和方法同测量直线度一样，如下图所示。

得到平行度的计算公式为：
线性平行度=|θ1−θ2 |
其中，θ1为第1运动轴的斜度，θ2为第2运动轴的斜度。

第一步（测第1运动轴）
第二步（测第2运动轴）
▲ 平行度测量的光路原理构建图
2、数据采集和处理
按照上面的分析，平行度测量分成正交平面内的两次直线度测量，在同一个面内的测量分两步：第一步测量其中一轴的直线度，其方法跟直线度测量一样；第二步测量另一轴的直线度。

每次测量后均把以共同反射镜为参考基准所采集的直线度数据保存。

最后根据上述四个直线度测量结果，计算得到两轴之间的平行度或平行线误差。

3、平行度测量用组件
平行度测量用到的激光干涉仪组件：平行度测量配置主要由SJ6000激光干涉仪主机、短直线度镜组（或长直线度镜组）、SJ6000静态测量软件等组件构成。

Z 轴的平行度测量需增添可调转向镜。

4、平行度测量应用
数控机床/坐标测量机Ｘ、Ｙ轴上多导轨平行度
▲双直线导轨安装的平行度测量。

激光干涉仪应用之机床定位精度检测及补偿随着《中国制造2025》的提出，中国制造工业化改革浪潮正如火如荼的展开，在世界经济增速放缓与战略转型带来的压力和机遇下，全世界的机床工具产业也正在不断升级和变化。

新的市场需求促使机床工具产业向更高精度、更稳定、更高效方向发展，而机床产业的进一步升级更离不开激光干涉仪。

在机床制造中，重复定位精度是非常重要的，今天就为大家展示一下中图仪器工程师在某精密机器公司，使用SJ6000激光干涉仪测量机床重复定位精度的实际应用。

SJ6000激光干涉仪为机床机定位误差（螺距补偿）、反向间隙修正提供依据。

操作人员通过指定每个机床轴的补偿值来消除机床定位系统中的定位误差。

后期通过对机床轴的补偿，可以将误差降低到几乎为零的程度，大大提高机床作业精度。

补偿时需要先获得正确的误差补偿值，操作人员需在轴上的不同点测量机床的预期位置和实际位置之间的微小差异。

进行重复定位测量前，需要使用附件里的两个外加螺丝将其中一个线性反射镜安装在分光镜上，这个组合装置称为“线性干涉镜”。

线性干涉镜放置在激光器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。

另一束光通过分光镜入射到线性反射镜，通过线性反射镜的移动来实现线性定位测量。

使用激光干涉仪测量定位误差，并用检定软件进行记录，可以轻松获取轴上多点测量的误差表。

这些误差能够被转译成补偿值，在相应机床控制器软件位置进行补偿值的写入，实现机床的定位误差补偿（螺距补偿）、反向间隙补偿。

时至今日越来越多的机械加工公司认识到，激光干涉仪对机床运动导轨和滚珠丝杆的各项参数检测分析、校准补偿的重要性，而机床在装配、加工、生产的同时更需要频繁的使用到激光干涉仪，来进行多种几何量精度参数的测量以及动态性能的测试、分析。

所以从宏观角度来讲，激光干涉仪对机床工具产业乃至整个制造工业的升级，都是功不可没的。

浅析激光干涉仪在数控机床维修中的应用数控机床维修是一项集计算机、自动控制、自动检测和电机拖动等于一体的技术，需要数控机床维修人员掌握大量的专业知识和丰富的数控机床维修经验。

因此，在日常数控机床维修中，如何尽快的找到故障原因并排除故障，提高设备完好率，是数控机床维修人员的首要任务。

当出现机床精度异常、零件表面质量变差等问题时，就需要借助一些先进的精度检测仪器。

激光干涉仪作为数控机床精度常用的检测工具，能对数控机床进行线性测量、直线度测量、平面度测量、角度测量、回转轴分度精度等进行测量。

其中线性测量功能通过机床运行一段直线插补程序，能检测线性坐标轴的定位精度、重复定位精度，反向间隙等。

以中图仪器公司生产的型号SJ6000激光干涉仪为例，其线性测长精度可达到±0.5ppm(0~40℃)，线性测量最长可以达到 80m，最高线性测长分辨率 1nm，最高测量速度 4m/s。

对于不同的数控机床，检测的曲线各不相同，其完善的软件功能通过对不同的曲线进行分析，能够将影响机床精度的原因列出来，数控机床维修人员能够很直观通过分析图形和数据，了解到机床在哪些方面存在误差，这样就为调整和数控机床维修提供了充分的数据支持和指导，大大缩短数控机床维修时间，提高数控机床维修的效率。

1 激光干涉仪组件要测量线性轴的定位精度、重复定位精度和反向间隙等数据，需要使用激光测量系统的以下组件，主要有：SJ6000激光头、三脚架和云台、环境补偿单元、线性测量光学镜组、光学镜安装组件及安装激光测量软件的计算机。

2 激光干涉仪工作原理从SJ6000激光干涉仪主机出射的激光束（圆偏振光）通过分光镜后，将分成两束激光（线偏振光）；两束激光分别经由角锥反射镜A和角锥反射镜B反射后平行于出射光（红色线条）返回，通过分光镜后进行叠加，由于两束激光频率相同、振动方向相同且相位差恒定，即满足干涉条件；角锥反射镜B每移动半个激光波长的距离，将会产生一次完整的明暗干涉现象。

激光干涉仪测量导轨直线度方法原理前言直线度测量是几何量计量领域里最基本的计量项目之一,因而在精密仪器制造与检测、大尺寸测量、大型仪器的安装与定位、军工产品制造等领域中有着广泛的应用。

由于激光具有强度高而集中、频率单一相干性高、方向性强且发散性小等优点,因此常被作用为准直光源。

利用激光特性制作的双频激光干涉仪与其不同附件结合,可测量直线度、垂直度、平面度等。

本文对激光干涉仪在测量导轨的直线度的检测方法进行分析。

原理方法直线度误差是被测实际线对理想直线的变动量。

其测量原理是选择测量基准线作为理想直线,与被测实际直线相比较确定其变动量。

实际测量过程中,由于测量基准和评定基准往往不一致,因此常采用两端点连线法、最佳平方逼近法(最小二乘法)和最小区域法的数据处理方法,使测量基准与评定基准一致。

对于最小二乘算法,关键是求出n组测点的最小二乘拟合直线L m,设L m的方程为:然后找出直线y=kx+b两侧最远点至该直线纵坐标距离的最大值E max和最小值E min,从而求得被测对象的直线度误差f。

激光干涉仪配置直线度测量配置主要由SJ6000激光干涉仪主机、短直线度镜组（或长直线度镜组）、SJ6000静态测量软件等组件构成，可满足±3mm范围内的直线度测量。

▲运动轴的横向直线度测量示意图▲运动轴的纵向直线度测量示意图直线度测量应用▲测长仪直线导轨的横向直线度测量直线度附件直线度附件由大角锥反射镜、90度转向镜和直线度底座构成。

应用场合：适用于直线度反射镜不便于安装在Z轴的上端或是运动轴的后端。

▲直线度附件含直线度附件的光路原理构建图：▲Z轴直线度的光路原理构建图。

产品解决方案 产品名称：SJ6000激光干涉仪联系人：联系电话：公司地址：深圳市福田区上梅林凯丰北路利丰大厦2~4楼公司网址：深圳市中图仪器科技有限公司一、产品开发背景激光干涉仪是以光波为载体，以光波波长为单位的一种计量测试方法，是公认的高精度、高灵敏度的检测手段，在高端制造领域应用广泛。

目前，国产激光干涉仪无论在测量精度、最高测速，还是在最高测速下的分辨率及测量范围等方面，都与国外的产品有着一定的差距。

由于技术上的差距，导致了国内的激光干涉仪市场一直由国外占领，且形成了价格垄断。

SJ6000激光干涉仪在测量精度、测量速度等方面基本上达到进口品牌的水平，能够填补我国在中高端测量技术上的空白，打破国外在价格和技术上的垄断，推动激光干涉测量技术的普及，降低企业的检测成本，提升了我国在高精密测量方面的检测水平进而提高我国在高端制造领域的整体竞争力。

表1 国内外典型激光干涉仪性能参数对比Renishaw API Agilent ZYGO 成都工具所中图仪器SJ6000单/双频单频双频双频双频双频单频产生双频的方法/ 塞曼效应塞曼效应声光调制塞曼效应/ 最大频差（MHz）/ 4 4 20 1.2 /激光稳频精度（ppm）±0.05ppm ±0.05ppm±0.02ppm ±0.1ppm ±0.1ppm ±0.05ppm最高测速（mm/s）4000 / 3000 5100 2000 4000 分辨率（nm） 1 1 1 0.31 20 1测量范围（m）80 45 40 40 20 40线性测长精度(ppm) ±0.5 ±0.5 ±0.4 ±0.5 ±1.5 ±0.5针对国产激光干涉仪测量精度低、测量速度小、测量系统操作复杂、测量功能少、检测过程复杂、数据不客观等缺点和不足，以及国外激光干涉仪价格昂贵等因素，我司于2015年在国内首家推出高性能重大产品——高精密SJ6000激光干涉仪。

SJ6000激光干涉仪助力机床行业发展随着我国制造业的快速发展，对数控机床的精度要求越来越高，如何检测机床的精度，成为制造厂家和用户在验收与维护机床时都非常关注的问题。

数控机床的精度指标分：几何精度、位置精度、定位精度、分度精度、重复定位精度、回零精度。

1、数控机床的几何精度反映机床的关键机械零部件（如床身、溜板、立柱、主轴箱等）的几何形状误差及其组装后的几何形状误差，包括工作台面的平面度、各坐标方向上移动的相互垂直度、工作台面X、Y坐标方向上移动的平行度、主轴孔的径向圆跳动、主轴轴向的窜动、主轴箱沿z坐标轴心线方向移动时的主轴线平行度、主轴在z轴坐标方向移动的直线度和主轴回转轴心线对工作台面的垂直度等。

常用检测工具有精密水平尺、精密方箱、千分表或测微表、直角仪、平尺、高精度主轴芯棒及千分表杆磁力座等。

2、数控机床的定位精度，是指所测机床运动部件在数控系统控制下运动时所能达到的位置精度。

该精度与机床的几何精度一样，会对机床切削精度产生重要影响。

测量直线运动的检测工具有：标准长度刻线尺、成组块规、测微仪、光学读数显微镜及激光干涉仪等。

标准长度测量以激光干涉仪的测量结果为准。

回转运动检测工具有360齿精密分度的标准转台或角度多面体、高精度圆光栅和平行光管等。

目前各机床公司通用的检测仪采用SJ6000激光干涉仪；在机床处于运动状态下对机床的定位精度进行测量；机床的螺距误差补偿方式包括线性轴补偿和旋转轴补偿这两种方式，可对直线轴和旋转工作台的定位精度分别补偿。

进行螺距误差补偿时，先测量再补偿，补偿后再测量，并应按相应的分析标准（VDI3441、
JIS6330或GB10931-89）对测量数据进行分析，直到达到机床的定位精度要求。

深圳市中图仪器科技有限公司企业简介：深圳市中图仪器科技有限公司（以下简称“公司”）成立于2005年，注册资本1100万元，是一家专业从事精密计量和检测产品研发、生产、销售及服务一体化的国家级高新技术和软件企业。

公司总部坐落在广东省深圳市环境优美、舒适的国际知识创新基地——南山智园，拥有2000多平方米的现代化科研场地和3000平方米的精密加工、装配基地。

公司拥有四大类、数十种自主研发的新技术产品，包括SJ6000系列激光干涉仪、SJ2000系列指示表全自动检定仪、SJ5100系列高精度光栅式测长机、ZT5000/6000系列压力自动校验仪等多项尖端产品，并成功推出SJ5200螺纹综合测量机、SJ207高精度高度计、SJ2210小角度检定仪、SJ2310气浮式垂直度测量仪、SJ2410影像式钢直尺检定仪等一批具有世界先进水平、填补国内空白的计量仪器设备。

公司所有产品布局，不以国内厂家为竞争对手，只以接近甚至超越国际同类产品为目标。

目前公司与英国Renishaw、德国Mahr、瑞士Trimos、荷兰IAC等国际厂商在中高端市场形成了有力的竞争，打破了他们的技术和市场垄断，成功地将我们的精密测量设备广泛应用于政府计量质量检测机构、国防军工、航空航天、高端制造等行业领域。

经过十余年的技术积累，公司已进入高速成长期，近三年年增长率超过60%。

目前已引入战略投资人，计划2016年挂牌新三板创新层，2020年之前实现创业板上市。

企业资质及荣誉：公司为国家级高新技术企业、深圳市高新技术企业、深圳市软件企业。

公司现拥有超过50项自主知识产权，是近10项国家和地方检定规程、技术规范的主要起草人。

2014年，公司螺纹综合测量机项目获得国家科技部授权中国仪器仪表学会主持评选的“优秀产品奖”。

2015年，公司激光干涉仪项目被列入深圳市重点技术攻关项目。

2008-2015年连续八年深圳市政府重点科技项目资助单位。

团队概况：公司现有员工152人，本科学历以上人员占60%，硕士11人。

激光干涉仪测量误差因素探讨激光干涉仪是精度最高的线性位移测量仪器，其光波可以直接对米进行定义，可溯源至国家标准，通过与不同的光学组件结合，可以实现对各类机床的线性、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。

但是我们在使用中往往会出现检测偏离值，偏离我们的预估，以至于在高精度检测时，对设备产生怀疑。

今天我们来扒一扒引起激光干涉仪测量误差的部分原因。

因测量光学镜组的安装高度不在被测设备的运动轴上引起的测量误差称之为阿贝误差。

产生的原因是设备移动时存在俯仰、扭摆差，因此光学镜组与运动轴偏置距离越远，引起的阿贝误差越大。

上表可得：角度1″在500mm 偏置距离下引起的误差大约是2.40um 。

来个实际案例：以检测机床时不同安装高度为具体说明。

线性镜组安装距工作台10cm ：线性镜组安装距工作台30cm线性镜组安装距工作台50cm实验结果：按GB/T17421.2《机床检验通则》2000版分析标准得出结果，镜组安装高度偏离设备运动轴线越远，检测结果中重复精度以及定位精度就越差。

正确方式：设备校准时线性镜组的安装高度应该尽量靠近被测轴，使激光光束与运动轴重合（或尽量靠近），减小阿贝误差。

扩展：SJ6000激光干涉仪用户在进行两台同类设备定位精度的对比时，应该进行同轴比对，即共用线性镜组，这样才具有可比性。

环境补偿单元能准确采集空气温度、压力、相对湿度信息，基于Edl en公式计算空气折射率，以此对激光波长进行补偿。

1000mm示值因环境温度、压力、空气湿度各自变化引起的示值变化量（单位：um）同时环境补偿单元中材料温度探头能实时高精度测量被测设备温度，对其进行温度补偿。

但是往往因为操作人员将材料温度探头放置在错误的位置，致使采集的数据不能真实反映被测物体温度状态，从而增大测量误差。

激光干涉仪垂直度测量原理与方法
激光干涉仪是一款功能强大的几何量检测仪器，可以测量线性定位、直线度、垂直度、平行度、角度等多个参数，很多朋友熟悉线性定位测量，但是对于垂直度测量却不太清楚，今天就给大家讲解如何进行垂直度测量。

▲SJ6000激光干涉仪
1、垂直度测量原理
垂直度测量的主要采用同一个测量基准轴对两个标称正交坐标中的每一个轴测量直线度。

对两个直线度测量值进行比较，算出两个轴之间的垂直度。

共同的参考基准是直线度反射镜的光学基准轴。

需要注意的是，两次测量直线度之间既不移动也不调整。

两次直线度测量过程中至少一次用到光学直角尺，用于将激光光束调整到与待测轴垂直。

垂直度误差＝光学直角尺误差－斜度θ1－斜度θ2。

▲垂直度测量的光路原理构建图
2、测量步骤和数据处理
测量分两步：第一步测量其中一轴的直线度，其方法跟直线度测量一样；第二步测量另一轴的直线度，同样的方法；最后根据上述两个直线度测量结果，计算得到两轴之间的垂直度误差。

3、垂直度测量用组件
垂直度测量用到的激光干涉仪组件：垂直度测量配置主要由SJ6000激光干涉仪主机、短直线度镜组（或长直线度镜组）、垂直度镜组（含光学直角尺）、SJ6000激光干涉仪静态测量软件等组件构成。

Z轴的垂直度测量需增添直线度附件。

4、垂直度测量应用
机床X/Y轴垂直度对准；坐标机上垂直轴和水平轴之间的垂直度测量。

▲X/Y工作台的垂直度测量。

让激光干涉仪测量产生误差的部分原因有哪些
 激光干涉仪是精度最高的线性位移测量仪器，其光波可以直接对米进行定义，可溯源至国家标准。

但是我们在使用中往往会出现检测偏离值，偏离我们的预估，以至于在高精度检测时，对设备产生怀疑。

今天我们来扒一扒引起激光干涉仪测量误差的部分原因。

 1、阿贝误差
 因测量光学镜组的安装高度不在被测设备的运动轴上引起的测量误差称之为阿贝误差。

产生的原因是设备移动时存在俯仰、扭摆差，因此光学镜组与运动轴偏置距离越远，引起的阿贝误差越大。

 角度、偏置距离引起的误差表（单位：um）
 上表可得：角度1″在500mm偏置距离下引起的误差大约是2.40um。

 来个实际案例：以检测机床时不同安装高度为具体说明。

素？您激光干涉仪作为现代精密测量仪器的代表，在精密制造、计量等各个行业领域中得到了广泛的应用，在精密位移、直线度、垂直度等测量领域发挥着重要的作用。

什么是决定激光干涉仪测量精度的关键因素？正在使用或购买的激光干涉仪精度能够达到指标要求么？如何对激光干涉SJ6000激光干涉仪在动态测量软件的配合下，激光干涉仪可实现线性位移、角度和直线度的动态测量与性能检测，以及进行位移、速度、加速度、振幅与频率的动态分析。

SJ6000激光干涉仪检测数控机床精度SJ6000激光干涉仪检测三坐标精度SJ6000激光干涉仪检测自动化设备精度SJ6000激光干涉仪检测线性模组精度激光干涉仪的工作原理激光干涉仪发射单一频率光束，光束射入线性干涉镜后分成两道光束射向反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，最后重新汇聚返回激光干涉仪。

若光程差没有变化时，激光干涉仪会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。

若光程差有变化时，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。

激光输出可视为一束正弦波，如下图：当高压连接在阳极和阴极之间时，混合气体被激发，形成激光光束，通过放大激光光强使一些光透射出来成为输出激光光束。

其中，为实现平衡状态，通过加热器控制激光管长度让激光稳频的精度保持在±0.05ppm以内，此时稳定输出后，激光器即可进行干涉测量。

如今大多数现代位移干涉仪都使用氦氖(HeNe)激光管，这些激光管具有633纳米的波长输出。

激光器的频率、功率、稳定性、可靠性、光束质量及寿命等指标参数，都关系着激光干涉仪的最终性能。

其中激光频率是激光干涉仪最基本的参数，其频率（波长）的准确性和稳定性是激光干涉仪测量精度的保证。

激光干涉仪的测量精度与哪些因素有关？激光干涉仪在实际使用中，需要确认其在各个测量应用中能够达到的真实精度水平以确保测量数据准确可靠。

激光干涉仪的测量读数最终均与激光波长有关，因此激光器频率的准确性和稳定性是激光干涉仪测量精度的保障。

产品解决方案 产品名称：SJ6000激光干涉仪联系人：联系电话：公司地址：深圳市福田区上梅林凯丰北路利丰大厦2~4楼公司网址：深圳市中图仪器科技有限公司一、产品开发背景激光干涉仪是以光波为载体，以光波波长为单位的一种计量测试方法，是公认的高精度、高灵敏度的检测手段，在高端制造领域应用广泛。

目前，国产激光干涉仪无论在测量精度、最高测速，还是在最高测速下的分辨率及测量范围等方面，都与国外的产品有着一定的差距。

由于技术上的差距，导致了国内的激光干涉仪市场一直由国外占领，且形成了价格垄断。

SJ6000激光干涉仪在测量精度、测量速度等方面基本上达到进口品牌的水平，能够填补我国在中高端测量技术上的空白，打破国外在价格和技术上的垄断，推动激光干涉测量技术的普及，降低企业的检测成本，提升了我国在高精密测量方面的检测水平进而提高我国在高端制造领域的整体竞争力。

表1 国内外典型激光干涉仪性能参数对比Renishaw API Agilent ZYGO 成都工具所中图仪器SJ6000单/双频单频双频双频双频双频单频产生双频的方法/ 塞曼效应塞曼效应声光调制塞曼效应/ 最大频差（MHz）/ 4 4 20 1.2 /激光稳频精度（ppm）±0.05ppm ±0.05ppm±0.02ppm ±0.1ppm ±0.1ppm ±0.05ppm最高测速（mm/s）4000 / 3000 5100 2000 4000 分辨率（nm） 1 1 1 0.31 20 1测量范围（m）80 45 40 40 20 40线性测长精度(ppm) ±0.5 ±0.5 ±0.4 ±0.5 ±1.5 ±0.5针对国产激光干涉仪测量精度低、测量速度小、测量系统操作复杂、测量功能少、检测过程复杂、数据不客观等缺点和不足，以及国外激光干涉仪价格昂贵等因素，我司于2015年在国内首家推出高性能重大产品——高精密SJ6000激光干涉仪。

中图仪器：本土化激光干涉测量专家激光干涉测量，利用激光作为长度基准，可对机械设备的位置精度（定位精度、重复定位精度等）、几何精度（俯仰扭摆角度、直线度、垂直度等）进行精密测量，在激光干涉测量领域，激光干涉仪是代表性仪器设备，其可对数控机床、实验室基准、线性模组、自动化设备和三坐标的精度进行测量，在机械制造、航空航天、军工、汽车船舶、自动化等行业领域有着广泛应用。

由于激光干涉仪的广泛应用和重要性，过去国内有不少机构都进行过研究，也有企业试产试销过部分产品，但最后都归于沉寂，市场还是牢牢把控在欧美企业手中，行业内的老领导和专家每每谈到这一现状都是唉声叹气，希望能有国内企业能够站出来打破这种局面。

中图仪器做为计量测量领域内敢于突破与当担的企业，经过缜密的调研以及带着行业专家领导的殷切期盼，结合自身在光机电方面的优势，投入大量人力物力经过数年研究，推出了SJ6000激光干涉仪。

SJ6000激光干涉仪推出后经中国计量科学研究院和中航工业北京长城计量测试技术研究所(304所)验证，精度和稳定性达到进口品牌水平，经过一些省市计量院所和机床企业试用后，大家反馈良好，随后正式推向市场，刚开始很多企业都还带着怀疑的态度看待国产激光干涉仪，但经过与进口产品同台演示和技术交流后，打消了这种疑虑，市场逐步打开，截止目前，SJ6000激光干涉仪在市场上已颇具知名度，在计量院所、机床企业、自动化设备企业、线性模组企业中广泛应用，SJ6000激光干涉仪大规模应用有利的打破了进口品牌的垄断。

数控机床线性测量线性模组定位精度测量自动化设备导轨装调检测三坐标垂直度测量SJ6000激光干涉仪集光、机、电、计算机等技术于一体，产品采用进口高性能氦氖激光器，其寿命可达50000小时；采用激光双纵模热稳频技术，可实现高精度、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出；采用高速干涉信号采集、调理及细分技术，可实现最高4m/s 的测量速度，以及纳米级的分辨率；采用高精度环境补偿模块，可实现激光波长和材料的自动补偿；采用高性能计算机控制系统及软件技术，支持中文、英文和俄文语言，友好的人机界面、向导式的操作流程、简洁化的记录管理。

激光干涉仪测量平板平面度原理方法前言在几何量测量中，平面度误差是形位误差项目之一，其测量与评定对有平面度公差要求的工件的合格性判定和加工精度均有着重要意义。

今天给大家介绍用激光干涉仪测量平板的平面度，采用最小二乘法计算测量结果。

测量原理和方法平面度误差是指被测实际表面对其理想平面的变动量。

常用测量方法有：激光干涉仪，电子水平仪，自准直仪，平晶法，打表法等。

大中尺寸平面度测量常采用自准直仪、激光干涉仪、电子水平仪；小尺寸平面度测量常用平晶法测量。

本文讲述采用对角线法，利用激光干涉仪测量直线运动过程中的小角度，以最小二乘法计算测量结果，间接得出被测平面的平面度误差。

对角线法又称米字法，在平面度测量时，若激光干涉仪主机位于G点，激光束与线GE重合，建议按照EA、CA、DH、EG、AG、BF、CE、GC的次序进行测量。

▲对角法测量示意图平面度误差的最小二乘法评定方法：以实际被测表面的最小二乘平面作为评定基准面，以平行于最小二乘平面，且具有最小距离的两包容平面间的距离作为平面度误差值。

最小二乘平面是使实际被测表面上各点与基准平面的距离的平方和为最小的平面。

评定关键在于测量取样点数据拟合出最小而成平面。

很多文献采用最小二乘法，如果以误差曲面z=z(x,y)为研究对象，用均方差误差最小作为度量标准，设规范化最小二乘平面方程为：z=Ax+By+C，其中A、B、C为待求系数。

均方误差为最小。

其中z(x,y)为分区域小三角形平面。

实验是将激光采集到数据和水平仪采集到数据分别利用上述原理计算后进行比对。

激光干涉仪配置平面度测量配置主要由SJ6000激光干涉仪主机、角度镜组、平面度镜组、SJ6000静态测量软件等组件构成。

其中，平面度镜组由180mm可调基板、360mm可调基板和平面度旋转镜构成。

▲平面度测量的光路原理构建图。

SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、测量围大、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2-基本线性配置SJ6000全套镜组：图3-SJ6000全套镜组镜组附件：轻型线性附件远距离线性附件可调转向镜直线度附件图4-SJ6000 镜组附件镜组安装配件：镜组安装件测头夹具垂直度安装三脚架图5-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6-线性测量构建图图7-水平轴线性测量样图图8-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9-激光干涉仪应用于机床校准图10-激光干涉仪应用于三坐标机校准SJ6000软件置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11-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。

国产激光干涉仪如何？
在过去，中国市场的激光干涉仪都是国外的品牌，特别是某英国品牌占据了市场份额的大头，因此价格十分昂贵，很多企业望而却步。

中图仪器一直以实现高精密仪器自主化为己任，看到这种局面，决心研制国产的商用激光干涉仪，凭借多年来在光学测量领域的积累，终于在2014年年底推出了SJ6000激光干涉仪。

SJ6000激光干涉仪一经推出市场，我们的老客户就纷纷要求试用，经过大量客户的“挑刺”，SJ6000激光干涉仪性能越发完善和稳定，试用后，客户纷纷下单，国产激光干涉仪的商业化之路就此开启。

随后，国内各大小机床厂、自动化设备厂、大专院校等单位听闻中图仪器研制出了激光干涉仪，纷纷来电来函咨询以及到展位上仔细观摩，同时要求我们与进口品牌同时测量，我们当然毫不怯场，在几十上百次的对比测量中，SJ6000激光干涉仪毫不孙色，客户交口称赞。

到现在，很多客户选择激光干涉仪，首选想到的就是中图仪器，谈及此事，客户们都说，既然国产激光干涉仪各方面都不输进口产品，价格又相对实惠，服务也更好，为何不选择国产的激光干涉仪了！
客户对我们的认可是我们不断前行的动力，而我们也不负众望，研制出了光学3D表面轮廓仪（白光干涉仪）、闪测仪等一批具有国际先进水平的测量仪器，服务于中国制造业，打破
了一个个国际巨头的垄断。