用激光向量测量技术测量和补偿体积定位误差

一、导论本文阐述用激光向量测量方法来测量ＣＮＣ机床或其他精密仪器的体积定位误差问题。传统的激光干涉仪只能测量位移误差 ,而激光向量测量法则能测量出“向量误差” ,即各轴的位移误差和其两个横向直线度误差。此法的关键是测量方向不平行于位移的方向。对四条对角线进行向量测量之后 ,三个轴各自的位移误差、各自的两横向的直线度误差以及三轴之间的相互垂直度误差等十二个参数都可测得。位移误差、直线度误差、垂直度误差、角偏误差和刚性误差决定了ＣＮＣ机床等精密设备、仪器的精度。描述一个机器的运动特性是一件复杂的事情。在每…     

KDP晶体光学均匀性检测实验研究

本文阐述了正交偏振干涉测量技术的基本原理和实验方法.Fizeau干涉仪的输出激光束经过线偏振镜后变为线偏振光,调整偏振方向让光束的偏振态分别平行于KDP晶体的o轴和e轴,得到两幅干涉图.通过这两幅干涉图的差值得到晶体的折射率分布不均匀性.该检测技术借助可改变输出激光偏振态的大口径干涉仪精确地测量晶体在切割方向上.光折射率和e光折射率的偏差.本文所采取的方法是在大口径干涉仪的小端口放入可改变偏振方向的线偏光镜.本文通过对一批330mm×330mm的大口径KDP晶体的折射率均匀性测量验证了该方法.     

大距离运动的直线度测量

机床轴沿轴向运动的直线度是最重要的性能指标.描述了不同的直线度测量方法(直尺法、钢丝绳法、激光干涉仪法、局部垂直度测量及球板和球杆法等),并讨论了这些方法对测量移动长度超过2000 mm的机床的适用性.详细叙述了无重叠的球板拼接,估计了测量的不确定度,测量结果不确定度U为3.4μm(因子κ=2).给出了减小主要影响测量不确定度,也就是影响机床轴重复性的主要因素的一些可能性.示出了500mm×500mm球板拼接测量,并且和轴向移动量900mm的比较仪进行了比对,两种测量结果的偏差小于0.6μm.因此不会超出原有的测量不确定度范围.球板拼接法也可应用于大距离移动中的垂直度测量.无论是利用垂直平面进行测量或者用近来引进的精密三维机床检测,无重叠的球板拼接均可用于水平和垂直的直线度测量,还可用于定位、倾斜、俯视及偏转等方面的测量.     

激光在垂直度误差测量中的应用

文章介绍了用激光测量垂直度误差的原理和方法，并用千分表进行了对比测量。结果表明，用激光测量垂直度误差，具有测量装置简单、操作方便、测量结果精确度高等优点。采用不同的附件，可实现面对面、面对线、线对线、线对面垂直度误差的测量。     

激光干涉仪在纳米测量中的典型应用

激光干涉仪具有测量分辨力高、测量结果可溯源等优点,在纳米测量中的应用日益广泛。介绍纳米测量机和低膨胀材料线膨胀系数测量装置中应用的迈克尔逊型激光干涉仪以及在高准确度位移测量装置中应用的法布里-珀罗型激光干涉仪,并结合这些实例对激光干涉仪光学系统设计、测量环境控制、迈克尔逊干涉仪非线性误差补偿以及法布里-珀罗干涉仪量程扩展等方面的关键问题进行分析和总结。所述原则和方法对实现纳米级测量准确度具有重要意义,可为高准确度激光干涉仪的研制及其在纳米测量中的更广泛应用提供技术参考。     

激光干涉仪线性测量的光路准直调整方法

本文首先概述了XL-80双频激光干涉仪对中国一拖集团有限公司的数控机床的周期检测的必要性和意义,随后简单介绍了XL-80激光干涉仪线性测量硬件配置和工作原理,最后详细介绍了两种激光干涉仪线性测量的光路准直方法。     

基于最小二乘圆拟合法的三轴转台垂直度误差测试

为快速准确测量三轴转台的垂直度误差,采用电子水平仪测试方位轴与水平面间的垂直度误差以及采用自准直仪与平面反射镜测试三轴转台的方位轴与俯仰轴(俯仰轴与横滚轴)的垂直度误差。研究基于最小二乘圆拟合法进行误差分析与分离以及数据处理的方法:首先通过对最小二乘圆拟合法公式进行详细的推导,得出拟合圆曲线的理想圆心及半径的估计值;其次对实测数据进行误差分析与分离;最终不仅实现三轴转台的垂直度误差的测量计算,且可以快速获得各轴系倾角回转误差的测量计算。检测结果表明,测量结果直观可靠。这种经典的测试方法简单易行,该数据处理方式可以快速便捷地获取测量结果。     

三轴转台轴线垂直度的测试方法

为了测量中环轴、内环轴不能全回转的三轴转台回转轴线的垂直度误差,设计了利用自准直仪和平面反射镜将有限回转轴系轴线引出的方法。根据自准直仪读数与平面反射镜对回转轴线的垂直度误差、自准直仪的光轴与回转轴线的平行度误差之间的关系,利用最小二乘法引出外环轴处于不同位置时的中环轴轴线、内环轴轴线,实现了三轴转台轴线垂直度的测量。     

用雷尼肖（RENISHAW）激光干涉仪实现线纹尺的动态测量

本文扼要叙述了利用激光干涉仪动态测量高精度线纹尺的方法与同时用比长仪测量线纹尺的结果进行了比较,结果十分接近,从而使当前大量的激光干涉仪拓宽了用途。     

旋转角度约束的正交五轴轴线拟合方法研究

半实物仿真是制导武器系统研制过程中不可或缺的重要环节,五轴仿真转台作为半实物仿真系统的关键设备,其精度直接影响系统性能.轴系垂直度、相交度误差是制约系统静态精度的主要因素.基于激光干涉测量的高精度轴系测量已成为主要测量手段,其测量方法是通过拟合测量点构成的空间圆柱面获取其实际轴系直线方程,进而获取轴系间的垂直度、相交度...     

大范围二维纳米位移台的控制及非线性校准的实验研究

搭建了基于激光干涉仪测量原理的三轴微位移测量系统,对大范围二维纳米位移台的控制及非线性校准进行实验研究。介绍了双频激光干涉仪测量系统的构成;编写了纳米位移台的控制程序和激光干涉仪数据采集程序;阐述了位移台的非线性校准方法,并通过实验对比了多项式三阶拟合和三阶分段拟合的差别,验证了校准方法的准确性。实验表明:使用三阶分段拟合的校准方法效果更好,校准前,x轴的最大非线性误差为4.052μm,y轴的最大非线性误差为2.927μm;校准后,x轴的最大非线性误差为15nm,y轴的最大非线性误差为17nm,仅为原始非线性误差的1%。     

基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置

为满足时变几何量的瞬时动态测试需求,研制了一种基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置。该装置采用直线运动导轨和运动发生器、长度标准器激光干涉仪,以基于GNSS驯服时钟的同步触发器实现同步测量并确保时间准确稳定,并使用动态校准软件实现控制一体化。经综合分析激光干涉仪的最大允许误差、直线运动导轨的直线度、环境因素、触发信号间时延及激光干涉仪测量时延等因素,该装置的长度示值的测量不确定度为Q[1.8μm, 3×10^-7L](k=2)。与同型号激光干涉仪的比对实验和激光跟踪仪瞬时长度测试实验,证明了不确定度评定的合理性以及该装置在瞬时动态准确度测试中的可行性。     

两种新的检测水平仪检定器的方法

介绍了两种新的检测水平仪检定器示值误差的方法,分别是光电自准直仪法和激光干涉仪法。详细介绍了两种方法的操作过程,并给出了计算公式,最后分别给出测量实例。实验证明这两种方法操作简便、速度快且准确度高。     

激光干涉仪在位置测量中的精度评定

激光干涉仪广泛应用于计量、精密机械测量、航空航天工业等领域,国内拥有量超过数千台.由于激光干涉仪使用者的水平、经验和理解各不相同,因错误的认识产生了错误的理解和操作,导致了错误的测量结果,使激光干涉仪不能发挥应有的作用.对激光干涉仪进行检测过程中的错误理解和操作方法进行了分析,发现有些使用者忽视了激光干涉仪的材料温度传感器和材料温度膨胀系数的不确定度对测量结果的影响,造成了测量结果的不正确.有的使用者在短距离内测量是否需要对空气折射率进行修正的问题也有不同的看法.对上述两个问题进行了理论分析.     

激光定位工件台干涉仪装校

一、概述和技术要求在电子束曝光机中,激光干涉仪测量工件台的位置精度是获得高精度掩模版图形的重要环节。因此对激光定位干涉系统不仅要 1、组合干涉分光镜与长条直角反射镜相对位置的正确,即使组合干涉分光镜的棱线垂直于长条直角反射镜镜面棱线,不垂直度小于30角秒,以保证干涉圈的质量。     

激光干涉仪在大型三坐标测量机示值误差快速测量中的应用

提出一种使用激光干涉仪快速测量大型三坐标测量机示值误差的方法。描述了校准方法原理,建立了测量模型,探索了试验程序和试验方法,并给出对三坐标测量机示值误差校准的具体方法和步骤,使测量过程中激光干涉仪引入的误差尽可能减少,最后给出校准结果。分别采用激光干涉仪与传统标准量块得到的校准数据比对结果表明,激光干涉仪在大型三坐标测量机示值误差的校准中更加准确、可靠。     

基于移相式激光干涉仪的平晶平面度测量方法分析

平晶的平面度计量主要应用激光平面干涉仪和移相激光干涉仪,本文通过分析比较了两种方法的优劣。对高精度平晶进行了检测,介绍了基于移项激光干涉仪的测量原理及方法,并进行了不确定度分析,以验证该方法满足平晶检定规程,方法可行。     

激光干涉仪在10米测长机导轨直线度检测中的应用

为检测10米光栅测长机导轨的直线度,采用双频激光干涉仪系统作为主要测量工具,以最佳平方逼近法计算10米光栅测长机导轨的直线度。根据双频激光干涉仪的测量直线度测量原理,结合直线度的评定方法,对10米光栅测长机导轨的直线度的测量方法进行了介绍。实验表明,采用双频激光干涉仪测量直线度的方法实用,较为准确、方便、直观。     

高精度电容式位移传感器校准方法的研究

介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置,利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移,同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感器测量单轴精密位移台的微小位移。该装置可实现电容式位移传感器线性度、测量重复性以及测量分辨率的校准。实验验证了此校准方法的准确性和实用性,对影响校准的主要因素进行了分析,其综合不确定度为2.2 nm。     

外差式激光干涉仪应用于正弦直线和旋转振动测量技术的研究

介绍外差式激光干涉仪和应用于旋转振动测量的衍射光栅技术理论和工作原理。针对马赫-泽德外差式激光干涉仪在绝对法振动校准技术中的应用，简要介绍了测量系统另外两个重要组成部分（频移变换和数字信号处理）的原理、算法和技术实现。这种振动测量系统与正弦直线和旋转激振系统相配合，采用同一种正弦逼近的信号处理方法，可实现直线振动量（位移、速度、加速度）和旋转振动量（角位移、角速度、角加速度）两大类型、各种振动传感器幅相特性绝对法的精确校准。