[物理]激光干涉仪原理介绍.ppt

Renishaw plc Confidential 基本概念 – 激光干涉仪 什么是激光干涉仪： 利用激光作为长度基准，对数控设备(加工中心、三座标测量机等）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）进行精密测量的精密测量仪器。 基本概念— 激光的干涉特性 激光干涉仪测量与国际标准 垂直度测量 垂直度测量 分别测量2个轴的直线度，然后将两者进行运算，得出垂直度 平面度测量 监控4个参数: 空气温度 \ 空气压力 波长补偿 相对湿度 / 材料温度 - 材料补偿 环境补偿单元 Environmental temperature (deg c) Accuracy ppm Linear Measurement accuracy ± 0.5ppm System Accuracy XL-80 System 0 1 2 3 4 5 6 7 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Material expansion normalisation accuracy 如果没有补偿会产生哪些误差? - 如下的变化会带来1ppm的变化: 空气温度 1 degree Celsius 空气压力 3.3 mbar 相对湿度 (at 20 degree Celsius) 50% 相对湿度 (at 40 degree Celsius) 30% Uncompensated Compensated Laser frequency (0.05ppm) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Error ppm Altitude (100m) Air temperature (25°C) Air humidity (70%) Air pressure (970mbar*) Error source 材料温度补偿 在没有温控的环境下，最大的一个误差来源于机床的膨胀和收缩。 标准长度的控制温度是 20oC, 所以需要一个修正，即： 热膨胀补偿，或标准化。 例如: 钢的热膨胀系数是 12ppm/ oC 在 20 oC下，一支 1000 mm 的钢棒, 在28 oC下，其长度将是1000+1000x12x8x10-6 = 1000.096 mm. 但是激光的读数 (热补偿后)将是 1000.000 mm 材料的热膨胀系数 交流与答疑。 This is our EC10 environmental compensation unit. There are four sensors here Air pressure sensor humidity sensor and we need to connect another two sensors: the Temperature sensor and the material temperature sensor Firstly, we need to know the property of Laser. You can imagine the laser like a sinusoidal wave The wavelength of laser is very small, it is 633nanometer. 1 nano is 10 power -9. Base on the small wavelength property, we can do high resolution and accurate measurement. This slide is showing a linear measurement. There are three optic here, Middle is the Beamsplitter - it can divide the laser into two direction beam. Another two is the reflector - it can reflect the incoming laser black to the coming direction. You can see the blue color and yellow color laser beam are r