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        激光干涉儀在機床診斷中的應用


          當制造商或機床用戶想要使用激光干涉儀檢查定位精度時。這些儀器可在極短的停機時間內提供極其精確的測量。新的設備選件可進行動態測量,包括速度和加速度曲線。

          激光干涉儀是業界更精確的測量儀器。至此,它們已被用作接受機床的參考測量系統。些系統現在更易于使用,大大縮短了測量時間。新的測量選項,特別是在動態測量方面,為機床診斷提供了更多的可能性。例如,動態測量選項使您能夠以速度為單位記錄和分析運動序列。速度和加速度也可以導出。軸的動態行為可以使用傅立葉變換進行分析。這使得激光干涉測量法能夠保持其在高精度測量設備中的位置,并且在將來非常有效。

          當前,盡管新標準已發布為ISO230,但通常會根據標準VDI / Unilog 3441接受并檢查機床。但是,由于機床的用戶和制造商熟悉VDI標準,因此它仍然很受歡迎??梢酝ㄟ^大大減少測量所需的時間來確定根據VDI / Unilog 3441定位的機床的精度。在過去,在一臺機器上進行所有測量可能需要幾天,而目前,測量可以在幾個小時內完成。減少了時間機器,降低了測量成本,從而可以更規則的間隔重復進行測量,從而確保了對精度的連續監控。

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          確定機床位置誤差

          為了設置定位誤差,激光干涉儀與要作為參考系統進行測試的軸平行對齊(圖2)。激光的波長用于進行測量。在干涉儀中,激光束被分為參考光束和測量光束。疊加相干波陣面以進行測量。測量基于氦氖激光器。相對于真空中測量的折射率不同,應該使用埃德倫(Edlén)公式進行補償,因為否則可能會產生較大的測量誤差。該表準確地顯示了在不補償波長的情況下影響精度的影響因素。顯然,材料的熱膨脹系數影響測量值的結果的幅度是所有其他參數的10倍之多。表中的值表明,補償材料的熱膨脹至關重要。顯然,精確確定環境參數對于系統精度有多重要。為了校準壓力和溫度傳感器,新的雷尼紹補償單元XC-80將記錄在傳感器中的變化存儲在校正表中,以實現最大可能的傳感器精度。

          它可以使光束激光束在水平和垂直方向上以每分鐘35 mm的速度偏轉,因此不需要在激光頭中對準光束傾斜度,只需在兩個反射鏡之間的測量范圍內對準光束即可。因此,不再需要將透鏡移動到光束對準的上方和下方。雷尼紹激光頭XL-80非常小,因此不需要三腳架,因為可以使用磁性底座將其放置在機器的工作臺上。測量配置的這種簡化允許在不到一分鐘的時間內對準光束。

          為了驗收或驗證機器,要驗證的軸將根據所選的測試方法以定義的順序移動到各個位置。激光干涉儀系統記錄當前位置并保存可能的變化。測量的結果是VDI3441的圖形系列,其中包含松弛度,離散度和定位精度的信息。由于位置誤差的松弛或變化被稱為“系統誤差”,因此在某種程度上可以使用控件的某些參數進行補償。分散的隨機誤差是由無法系統消除的影響引起的。

          對于“線性”方法,很容易創建數控程序。但是,缺點是某些點是在非常大的時間間隔內測量的,熱影響可能會錯誤地解釋為分散。“擺錘”方法的優點是在每個位置以連續的順序執行多次測量。由于增加了CNC編程的工作量,因此與“線性”方法相比,這種類型的測量在過去不那么頻繁。但是,由于可以自動創建激光器的程序CNC軟件,因此擺錘的方法現在變得越來越重要。確定職位變動后,激光軟件可以創建校正主軸通過系統誤差所需的參數列表。根據控制類型,有時可以直接傳輸補償數據。立即進行的后續測量表明補償成功。

          機器評估的新可能性

          具有動態測量干涉測量功能的系統擴展為機床評估提供了新的可能性。例如,可以記錄和分析以前進速度定義的運動序列。與速度和加速度相關的配置文件使我們可以得出有關指南質量的結論。

          可以使用傅立葉分析來評估振動的行為。動態測量涉及用高頻數據測量激光,從而以這種方式表示激光光學系統的移動順序??梢酝ㄟ^不同的方式激活測量。最簡單的選擇是根據時間激活。在這種情況下,激光干涉儀記錄的數據會在一段時間內以恒定頻率在您的PC上讀取。系統頻率的最大值為幾kHz,該范圍涵蓋了確定機床自然頻率的相關范圍。使用機器系統的擋板激活外部可以在機器軸和作為參考位置傳感器的干涉儀激光器之間建立直接關系。這種激活方法允許動態比較“

          可以通過位移/時間,速度/時間或加速度/時間的形式的圖表來評估測量結果。該軟件的開發還可以進行傅立葉變換以創建頻譜。這產生了用于動態驗證機床的新的測量方法。

          需要進行一致性評估,以使軸移動以在其移動范圍內以位移速度測量定義的常數。激光干涉儀記錄該運動并以圖形方式表示。圖形速度/時間使用速度曲線來突出顯示速度單位中的不規則性。這些變化可能是由導向裝置或牽引軸上的阻力或保護裝置的摩擦引起的。

          定位測試提供有關單位近似行為的信息。數控程序用于完成兩個位置之間的特定路徑。激光干涉儀代表了這一運動。位移/時間圖形表示當軸接近位置目標時,如果超過該位置(例如,軸移動太遠),則他稍后會收回目標位置,或者到達沒有進行手部矯正的位置。

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