激光干涉儀測(cè)量誤差的產(chǎn)生及消除方法

 

　　在使用激光干涉儀對(duì)數(shù)控機(jī)床的位置精度檢測(cè)中，導(dǎo)致測(cè)量精度偏差的因素很多，必須采取措施分析消除。外界環(huán)境的變化將會(huì)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性參數(shù)影響，如空氣溫度變化1℃、空氣壓力變化0.3 kPa、相對(duì)濕度變化30%。尤其是振動(dòng)對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響，振動(dòng)產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在測(cè)量數(shù)據(jù)的分散，重復(fù)測(cè)量精度差，甚至導(dǎo)致無法測(cè)量。

 

　　因此，應(yīng)保證外界環(huán)境的穩(wěn)定性，最好在恒溫環(huán)境中測(cè)量。在外界環(huán)境偏離測(cè)量要求的標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)，可使用相關(guān)的補(bǔ)償參數(shù)加以修正，測(cè)量軟件可自動(dòng)對(duì)溫度、壓力、濕度等條件進(jìn)行補(bǔ)償。盡量減少熱源（照明燈、機(jī)床工作燈）。盡可能的減少外界的各種振動(dòng)，可以在下班后比較安靜的環(huán)境下測(cè)量。干涉儀的安裝位置盡量靠近機(jī)床，并用較短的加長(zhǎng)桿固定光學(xué)元件。磁力表座應(yīng)直接吸在機(jī)床床身或刀架等表面，避免吸裝在機(jī)床護(hù)罩或護(hù)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。

 

　?。?）機(jī)床溫度偏離，將導(dǎo)致輸入的膨脹系數(shù)與材料的實(shí)際變化不同，影響測(cè)量精度。如果溫度傳感器的精度為±0.1℃，而膨脹系數(shù)變化10μm/℃時(shí)，將產(chǎn)生±1.0μm的測(cè)量誤差；若輸入不正確的機(jī)器熱膨脹系數(shù)輸入不正確，產(chǎn)生的誤差會(huì)更多。因此，應(yīng)保證外界環(huán)境溫度的穩(wěn)定性，最好在恒溫環(huán)境中測(cè)量。

 

　　（2）余弦誤差的影響。在激光束的校準(zhǔn)過程中，不可能保證光束與運(yùn)動(dòng)軸的絕對(duì)平行，比如會(huì)產(chǎn)生一個(gè)夾角θ，我們稱為誤差?yuàn)A角，該誤差與（1-cos）成正比。該余弦誤差就會(huì)使得測(cè)量距離比實(shí)際值小，如圖2所示。

 

　　因此，要減少及消除余弦誤差，應(yīng)在校準(zhǔn)光束時(shí)，盡可能使干涉儀檢測(cè)的光束信號(hào)強(qiáng)度在運(yùn)動(dòng)軸的全程保持恒定，從而余弦誤差最小。

 

　　（3）測(cè)量元件的影響。光學(xué)元件不清潔會(huì)導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度降低，從而難以達(dá)到高精度測(cè)量結(jié)果。特別是在被測(cè)量軸的運(yùn)動(dòng)距離比較長(zhǎng)時(shí)。因此，在光學(xué)元件的保管和使用過程中，應(yīng)盡量保證光學(xué)元件表面的清潔，若發(fā)現(xiàn)光學(xué)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。