激光干涉儀測量誤差的產生及消除方法

　　激光干涉儀測量誤差的產生及消除方法

 

　　在使用激光干涉儀對數控機床的位置精度檢測中，導致測量精度偏差的因素很多，必須采取措施分析消除。外界環境的變化將會對測量數據的準確性參數影響，如空氣溫度變化1℃、空氣壓力變化0.3 kPa、相對濕度變化30%。尤其是振動對測量準確性的影響，振動產生的影響主要表現在測量數據的分散，重復測量精度差，甚至導致無法測量。

 

　　因此，應保證外界環境的穩定性，最好在恒溫環境中測量。在外界環境偏離測量要求的標準條件時，可使用相關的補償參數加以修正，測量軟件可自動對溫度、壓力、濕度等條件進行補償。盡量減少熱源（照明燈、機床工作燈）。盡可能的減少外界的各種振動，可以在下班后比較安靜的環境下測量。干涉儀的安裝位置盡量靠近機床，并用較短的加長桿固定光學元件。磁力表座應直接吸在機床床身或刀架等表面，避免吸裝在機床護罩或護蓋較薄弱的部分，確保吸裝的表面平坦且沒有油漬及塵土。

 

　　以下具體分析各影響因素及消除方法。

 

　　（1）機床溫度偏離，將導致輸入的膨脹系數與材料的實際變化不同，影響測量精度。如果溫度傳感器的精度為±0.1℃，而膨脹系數變化10μm/℃時，將產生±1.0μm的測量誤差；若輸入不正確的機器熱膨脹系數輸入不正確，產生的誤差會更多。因此，應保證外界環境溫度的穩定性，最好在恒溫環境中測量。

 

　　（2）余弦誤差的影響。在激光束的校準過程中，不可能保證光束與運動軸的絕對平行，比如會產生一個夾角θ，我們稱為誤差夾角，該誤差與（1-cos）成正比。該余弦誤差就會使得測量距離比實際值小，如圖2所示。

 

　　因此，要減少及消除余弦誤差，應在校準光束時，盡可能使干涉儀檢測的光束信號強度在運動軸的全程保持恒定，從而余弦誤差最小。

 

　　（3）測量元件的影響。光學元件不清潔會導致信號強度降低，從而難以達到高精度測量結果。特別是在被測量軸的運動距離比較長時。因此，在光學元件的保管和使用過程中，應盡量保證光學元件表面的清潔，若發現光學元件被弄臟的情況，可使用專用的的透鏡拭紙和無痕跡清潔液去除灰塵手印等。