雷尼绍XL80激光干涉仪操作手册

XL-80全新轻巧型激光干涉仪测量系统简介
雷尼绍(香港)有限公司
【期刊名称】《上海计量测试》
【年(卷),期】2007(034)005
【摘要】@@ 你只要看一眼Renishaw的新型XL-80激光系统和XC-80补偿器,就会注意到它们比原有的ML10和EC10小了许多.现在,二者总重仅3公斤多一点(包括连接电缆、电源和传感器),比原来减轻了70%.
【总页数】1页(P35)
【作者】雷尼绍(香港)有限公司
【作者单位】无
【正文语种】中文
【相关文献】
1.XL-80全新轻巧型激光干涉仪测量系统 [J], 雷尼绍(上海)贸易有限公司
2.Renishaw的新型XL-80全新轻巧型激光干涉仪测量系统 [J],
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雷尼绍激光干涉仪螺距补偿操作说明补偿点坐标（激光仪显示的数值）与机械坐标值一致，从小往大（矢量）‐560到0的方向补一，FANUC ,三菱系列1， 3605 #0 是否使用双向螺距补偿；（选项）2， 3620 每个轴的参考点的螺距误差补偿点号3， 3621 螺距补偿表最小点（螺距补偿表长度与补偿点个数不一定一一对应）4， 3622 螺距补偿表的最大点5， 3623 螺距误差补偿系数(螺距补偿表的数值最大只能输7，当补偿值大 于7时，例如8，就只能将改值改为2，在对应点输入8/2=4)6， 3624 螺距误差补偿点间隔例：加工中心X轴的坐标是从0到1050，Y轴的坐标从0到‐560，Z轴坐标从0到‐560.在FANUC系统中设置参数如下：本例中1000/25=40,即激光干涉仪的补偿表数据输入100~139而对于Y轴与Z轴则与X轴有不同，X轴机械坐标是从0到1050，Y Z轴机械坐标是从0到‐560(550/25=22) 因此补偿起始点是从221（301）开始，激光干涉仪的补偿表就倒过来（从下面往上）补程序：%O0100G01G57G90Y1F3000G4X1.Y0G4X4.M98P0101L21Y-1G4X1.Y1G4X4.M98P0102L21M99%雷尼绍软件误差补偿表格设置如下：测量后误差补偿值如下：补偿前的定位/重复定位曲线：补偿后的曲线：注：此为Z轴实测图，是错位输入：具体操作是将23 的‐2输入螺补的300中，22的‐2输入299中,21的‐2输入298中，21的‐1输到297中，依次类推，最后将25的0输入到277中。

二，西门子雷尼绍软件应设绝对32450 反向间隙32700 螺补生效，在螺补文件执行后更改为1，执行时应为零，否则报警17070.断电重新启动，螺补生效（在诊断的轴信息在绝对补偿值测量系统 1 中可以观察到当前点生效的补偿值。

具体设置如图：该例是ATV35SM 车削加工中心的X轴根据上图设置所产生的补偿表：补偿原理及方法参见西门子简明调试手册。

如何快速进行直线度测量本文以测量水平轴在水平方向的直线度为例，针对雷尼绍XL80激光干涉仪使用直线度镜组进行详细步骤说明。

一，根据被测件位置放置三脚架及激光头尽量将激光头先调整水平小技巧：在室内外温度差别较大时（如：冬天零度以下），建议在激光头第一次预热结束后，关闭激光头大约一分钟左右，再打开激光头进行二次预热，提高激光头稳定性。

二，激光光线准直调整激光光束与被测运动轨迹一致性是直线度测量的基准和依据，前期准直工作没有做好会直接影响后期的测量和结果。

线性反射镜光束通过线性反射镜返回到激光头所以在此建议使用线性反射镜来进行准直工作，通过线性反射镜可以将光束返回到激光头，从而保证调整全过程中，操作者都能直观的看到准直状态，提高准直精度。

小技巧：在行程较长的导轨上，可能因为其行程长偏差大发生无法找到光束的现象，建议先在前面1—2米范围内进行调整，待前段调整完成后再进行后续调整。

三，安装直线度干涉镜待光束准直工作结束后，将线性反射镜换下，首先安装直线度干涉镜安装直线度干涉镜用白点检查光束在干涉镜上的位置是否满足测量要求，光束在干涉镜上的正确位置白点检查完成后，旋转直线度干涉镜，让光束通过小孔到达直线度干涉镜背面光束通过小孔小技巧：因之前已对激光头进行光束准直，所以该步骤只能移动干涉镜的位置，切忌不能对激光头进行调整。

包括后期若要更换直线度测量方向，也只需移动干涉镜位置即可。

四，安装直线度反射镜将直线度反射镜安装在合适的位置，根据镜组类型干涉镜和反射镜两者最靠近处之间需要间隔一段距离，短距离直线度镜组为0.1米，长距离直线度镜组为1米。

长距直线度反射镜放置位置小技巧：可以如上图所示在导轨外部设计延长装置，满足镜组安装要求，测量导轨全程。

还应该尽量保持直线度反射镜放置位置的水平水平放置直线度反射镜使通过干涉镜小孔的光束到达反射镜的中心标记下方，可以使用小纸片等物体帮助观察。

反射镜中心标记注：中心对称很重要，务必调整正确！有必要时多次检查。

镭射干涉仪操作手册手册内容一.RENISHAW 公司简介 1二.镭射干涉仪原理 2(1)波的速度 3(2)干涉量测原理 3(3)镭射干涉仪 4(4)镭射干涉仪一般量测项目 4三.注意事项 5四.镭射干涉仪防止误差及保养 5(1)镭射干涉仪防止误差 5(2)镭射干涉仪保养方法 6五.安全及注意事项 6六.镭射光原理及特性7七.镭射硬件介绍8八.镭射架设流程图15九.定位量测原理及操作16(1)线性定位量测原理16(2)量测方式17十.镭射易发生之人为架设误差20(1)死径误差20(2)余弦误差21(3)阿倍平移误差21 十一.镭射操作之步骤22(1)软件安装之步骤22(2)执行量测软件22(3)定位量测硬件架设之操作23(4)镜组架设前之注意事项24(5)镜组架设之步骤24 十二.定位量测之程序范例29 十三.定位量测之软件操作步骤30 热漂移量测38 快速功能键44 十四.动态软件量测之操作45(1)动态量测硬件之架设45(2)执行量测之软件46(3)位移与时间48(4)速度与时间49(5)加速度与时间50 十五.角度量设之操作52(1)注意事项52(2)镜组架设的种类53(3)镜组架测之步骤54(4)角度量测之软件操作步骤57 十六.RX10旋转轴之量测62(1)说明62(2)硬件配件之介绍62(3)硬件操作之步骤64(4)软件操作之步骤67 十七.直度量测之操作75(1)直度之分类75(2)直度量测之硬件架设75(3)镜组架设之步骤75(4)直度软件之操作步骤80 十八.Z轴直度镜组织架设方法85 十九.垂直度量测之操作89(1)垂直度镜组架设之步骤89(2)软件操作之步骤95 二十.平面度量测之原理与操作101(1)硬设备101(2)操作之原理102(3)镜组架设之步骤102(4)软件操作之步骤110RENISHAW 公司简介RENISHAW为一家英国公司,产品营销全世界,主要产品有三次元量床之测头、测针、BALLBAR循圆测试仪、镭射干涉仪････････等等及产品经NPL(英国国家标准)认证为ISO 9001之合格厂商RENISHAW公司为机器设备制造商提供量测检验系统的仪器,提供各种用于机器精度检定的量测设备进而改善机器的精度RENISHAW XL80 高性能镭射干涉仪是机床、三次元坐标量床及其它定位装置精度校准用的高性能仪器,由于最新电子技术的应用,使其镭射波长非常稳定并保持了低成本高效率的工作流程RENISHAW 产品介绍：镭射干涉仪量测系统循圆测试仪器(BALLBAR)量测系统三次元测头测针系列黏贴式光学尺系列镭射干涉仪量测原理MICHELSON E0 干涉原理两个频率振幅波长相同的镭射光波因相位变化而发生不同程度的干涉a.相长干涉(建设性干涉)b.相消干涉(破坏性干涉)相长干涉相消干涉1.波的速度V＝fλ 若f，λ const . 则V const2.干涉量测原理3.镭射干涉仪：一般镭射干涉仪均为氦氖镭射,其镭射光为红色波长0.6329μm长期稳定误差0.05ppm以下(10个波长相差0.5个波)其优点：a.测量范围大b.简化以往光学仪器结构c.测量速度快缺点：易受大气环境影响因波长常会随温度、气压、湿度而变化(因镭射光以空气为传递介质)4.镭射干涉仪一般量测项目：(一)定位精度、距离量测、重复性(二)速度、加速度、动态量测(三)角度量测：a.垂直方向角度(pitch)b.水平方向角度(yaw)(四)真直度量测：a.垂直方向b.水平方向(五)直角度量测(六)平面度量测(七)平行度量测(八)旋转角度量测注意事项：(1)三脚架置于待测物适当位置,地基稳固不可摇晃及避免人员和机器碰触的地方(2)三脚架之水平气泡调至中央位置固定(3)信号线之插头,红点表示向上,各线接头缺口部份确实吻合方可插入(4)各电源线、信号线连接或拔除时,各仪器需均在OFF状态,否则会对仪器造成伤害(5)给予稳定独立电源,确实不漏电环境中使用(6)短距离量测(50mm内)亦产生余弦误差,先校直度再作定位(6)对焦时避免反射回来的镭射光打在镭射光射出口处(7)镭射先热机稳定后,再做镭射量测(8)操作中确认XC80(环境补偿系统)是监控中,每7秒各侦测一项,以42秒为一次循环(9)镭射干涉仪设备存放地点尽量保持干燥镭射干涉仪防止误差及保养1﹒镭射干涉仪防止误差(1)量测周围环境应尽量避免太阳光直接照射或突然流动的风产生扰流现象(2)装设干涉镜及反射镜在被测机台上时,必须牢固,否则机台移动会造成不可预期的量测误差(3)环境侦测感应器与材料温度感应器是否作动,必须于量测前确实检查,以免造成不必要的误差(4)要获得最佳精度并减少误差,建议遵守下列规定：a﹒在校验环境条件中执行量测b﹒激光束需作确实校直c﹒需注意量测时的周围条件d﹒牢固地装设镜组(3)在量测执行中不可因其它因素而中断,量测必须一次完成检验,若发生量测中断情形,必须重新执行检验2﹒镭射干涉仪保养方法(1)使用时应防止碰撞及震动(2)工作完毕应循操作方法反顺序逐一拆卸并且擦拭干净置回仪器盒内(3)金属平台在使用完后应擦拭干净(4)干涉镜及反射镜片应使用光学镜片专用擦拭纸做圆形回转擦拭(注意严禁使用酒精或具有挥化性及腐蚀性之清洁液擦拭,请干擦,因镜面有镀一层蓝色薄墨,而激光束是靠此薄墨产生折射与反射,如果使用具有挥化性或腐蚀性之清洁液会将此薄墨破坏,如果镜面没有薄墨折射率既减弱而影响光强,且无法再镀上此薄墨,请注意小心使用)(5)应小心搬运尤其对镜片类应有适当防护与防震,暂不用时以干净东西覆盖安全注意事项1.镭射光属二级镭射,建议勿长时间直视镭射光2.镭射预热时可将镭射光闸暂时关闭,镜组对焦时再予以打开3.对焦时尽量避免反射之镭射光打在镭射头的镭射发射出口处,以免镭射造成不良影响4.架设镜组前,先将机器欲测轴全行程来回移动,观察机器移动空间并决定镜组架设位置,当镜组架设至机台后,使用手动慢速移动机器确定移动空间无其它干涉物后,机器才可改为自动移动5.架设或操作镭射干涉仪时,闲杂人等避免靠近,以免拌到电源线或传输线6.确认电压伏特是否正确,并且所使用的电力来源尽量能够独立,并加稳压器.镭射光原理及特性1.光的相关原理光为一种无质量的微粒子(牛顿)光为一种电磁波(马克士威尔)光具有粒子与波动的性质2.光的特性方向性直线性波动性3.波的基本物理量频率f、周期T、振幅A、波长λ、其中波长是长度单位4.何谓镭射光对某种元素施予能量,使其原来稳定的基态(低能阶)变为不稳定的激态(高能阶),元素会由激态(高能阶)释放出能量后变回原来的基态(低能阶) 再释放能量的过程中会产生一种光,我们谓之镭射光5.镭射光之特性A.高单频性：光的频率即是色,高纯频率即是高单色,一般可见光包含红、澄、黄、绿、蓝、靛、紫、频率纯度较低B.高方向性：镭射光配合聚光镜的发散角度非常小,而一般光线其扩散角度都非常大C.高亮度性：其光线亮度比一般光线亮度大数倍(视镭射而定)硬件介绍XL80 镭射头XC80 环境补偿系统8XC80 环境补偿系统插槽示意图夹持器组线性定位量测镜组角度量测镜组Z轴直度量测镜组及附件垂直度量测镜平坦度量测镜组旋转轴量测系统镭射头微调平台重负荷三脚架镭射架设联机流程图1﹒镭射架设及量测流程表15定位量测原理及操作1﹒线性定位量测原理：(一)架设方式：干涉镜不动,移动反射镜反射镜不动,移动干涉镜(二)何谓线性定位精度：CNC机器执行时,程序之坐标点未必是机器的坐标点,程序坐标点为理想值,机器坐标点为实际值,两者之间差为机器的定位精度(三)线性定位误差原因：误差原因可能是导程误差、控制器误差、机器几何误差及震动等原因(四)线性定位量测的目的：量测出机台可能因零件和组装所造成的误差,可利用机器参数补偿或重新组装改进机器加工机精度,确保机器加工的质量(五)镭射干涉仪定位量测发生误差的原因：a﹒空气、温度、湿度、气压等影响b﹒待测物之热膨胀系数c﹒电子误差d﹒死径误差(图一)e﹒阿倍(ABBE)误差(图二)f﹒余弦(COS)误差(图三)g﹒震动误差h﹒镜组热膨胀飘移镭射干涉仪量测数据是以数值方式显示,并没有一般量测时有人为读值判定所产生的误差162﹒量测方式a﹒线性(linear)方式---单向---2次b﹒线性(linear)方式---双向---2次17C﹒朝圣(pilgrim)方式---单向---2次d﹒朝圣(pilgrim)方式---双向---2次18e﹒钟摆(pendulum)方式---单向---2次f﹒钟摆(pendulum)方式---单向---2次镭射架设易发生之误差1﹒死径误差(如图一所示)˙死径误差是一种与使用XC80 自动补偿的线性量测过程中的环境因子变化有关的误差。