激光干涉儀MCV-5000系列應用案例

有關(guān)MCV-5000系列應用的幾個實例

對于大型機床，停機的成本是很高的。美國Optodyne公司設(shè)計的太空激光測量系統(tǒng)MCV-5000可以將測量時間從原來的幾天減少到幾個小時。下面舉幾個案例來說明該系統(tǒng)在一臺機床上來完成測量所需要的實際時間：

一、大型龍門機床X軸誤差的測量

我們已經(jīng)測量了一臺大型龍門機床的直線位移誤差、上下角偏以及左右角偏：在X軸總的行程是530英吋或13.25米，我們使用的儀器是MCV-5002太空激光測量系統(tǒng)。測量時間：包括設(shè)置、校準、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析，總共不到一小時。如使用常規(guī)的激光干涉儀，要完成同樣的測量可能至少需要一天時間。

1、將1號及2號激光頭用磁座分別安置在機床的主機和輔機各一邊。然后兩激光束都調(diào)準到指向在X軸方向，分開距離200英吋(5米)。設(shè)置和調(diào)準時間是10分鐘。

2、機器以200英吋/分的進給率沿X軸從0位移動到530英吋，然后再回到0位，每一步進5英吋停頓4秒鐘。使用LDDM數(shù)據(jù)采集軟件，激光測量數(shù)據(jù)可自動記錄。數(shù)據(jù)采集時間總共是22分鐘。

3、將2號激光頭以與1號激光頭相同的Y座標位置、但分開的垂直距離30英吋(0.75米)從輔機一邊向主機一邊移動。2號激光頭調(diào)準到指向在X軸方向，設(shè)置和調(diào)整時間是5分鐘。

4、機器以200英吋/分的進給率沿X軸從0位移動到530英吋，然后再回到0位，沒有停頓。使用LDDM數(shù)據(jù)采集軟件，激光測量數(shù)據(jù)可動態(tài)記錄。數(shù)據(jù)采集時間總共是6分鐘。

5、采集的數(shù)據(jù)通過LDDM數(shù)據(jù)分析軟件處理后得到雙方向的位移誤差、上下角偏、水平直線度、左右角偏以及垂直直線度，數(shù)據(jù)分析時間總共5分鐘。

6、測量所需時間，包括數(shù)據(jù)分析及繪圖，總共是43分鐘或不到一小時。

二、空間定位誤差的測量

我們用激光矢量技術(shù)測量了空間定位誤差?？臻g定位誤差包括了3個位移誤差、6個直線度誤差及3個垂直度誤差。機床的工作體積是48英吋X96英吋X60英吋(或1.2米X2.4米X1.5米)。使用的儀器是MCV-5002太空激光測量系統(tǒng)。整個測量時間不到兩個小時。而做同樣的測量，常規(guī)的激光干涉儀可能需要兩天以上的時間。

1、將激光頭安置在機床的角上(0、0、0)，激光束指向?qū)俏恢?48、96、60)。機器在兩個角(0、0、0)與(48、96、60)之間移動來調(diào)準激光束。平面鏡蓋上放一磁性標靶，使激光束對在靶中心。在兩個角上都對中心后，將4英吋X6英吋平面鏡的蓋子拿走，平面鏡調(diào)整到垂直于激光束。檢查兩個角之間激光信號的強度。激光設(shè)置及調(diào)準的時間是8分鐘。

2、零件程序是由LDDM軟件產(chǎn)生并下載到控制器。該零件程序是機器連續(xù)從(0、0、0)走到(48、96、60)，X走0.75英吋，停4秒;Y走1.5英吋，停4秒;Z走0.9375英吋，停4秒。一直走到對角。產(chǎn)生零件程序及下載到控制器的時間是4分鐘。

3、機器按連續(xù)零件程序移動得到的數(shù)據(jù)由LDDM軟件自動采集并存儲在筆記本電腦中。數(shù)據(jù)采集時間是17分鐘。

4、重復一、二和三步從(48、0、0)到(0、96、60);從(0、96、0)到(48、0、60);從(48、96、0)到(0、0、60)。總共時間是(8+4+17)*3=87分鐘。

5、數(shù)據(jù)通過LDDM數(shù)據(jù)分析軟件處理后得到X軸、Y軸及Z軸的位移誤差、垂直直線度誤差、水平直線度誤差以及垂直度誤差，如圖Ⅱ-1到Ⅱ-3所示。數(shù)據(jù)分析及繪圖的時間是5分鐘。

6、空間測量所需時間，包括連續(xù)4步對角線測量、數(shù)據(jù)分析及結(jié)果繪圖，總共是2小時。

三、軸機床旋轉(zhuǎn)C軸的測量

我們測量了五軸機床旋轉(zhuǎn)C軸的角誤差，包括了3個雙方向從0到360度的操作。所用的儀器是具有測量轉(zhuǎn)動五軸能力MCV-5003太空激光測量系統(tǒng)。包括設(shè)置、調(diào)準、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的測量時間不到一小時。比起常規(guī)的激光干涉儀及檢索表要快得多。

1、將兩個激光頭被安置在LD-79平臺上。兩激光束調(diào)準到相互平行并分開距離1.1英吋。帶有兩個激光頭的平臺被安裝在主軸上，一個小的馬達驅(qū)動的轉(zhuǎn)臺被安置在旋轉(zhuǎn)C軸上。馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動中心調(diào)整到與C軸的旋轉(zhuǎn)中心一致。兩激光束調(diào)準到垂直于C軸的旋轉(zhuǎn)軸，兩返回光束進入到各自相應的孔徑。設(shè)置及調(diào)準的時間是20分鐘。

2、旋轉(zhuǎn)C軸以每次轉(zhuǎn)10度停5秒鐘從0度旋轉(zhuǎn)到360度，然后再逐步回到0度。上述旋轉(zhuǎn)重復3次。馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)臺由程序控制與C軸相反方向旋轉(zhuǎn)，也是轉(zhuǎn)10度停5秒鐘。LDDM軟件自動采集C軸及轉(zhuǎn)臺每一步的角度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集及3次10度一步的雙向操作，總共是36分鐘。

3、數(shù)據(jù)通過LDDM數(shù)據(jù)分析軟件計算后得到的角度誤差如圖Ⅲ-1所示。數(shù)據(jù)分析及結(jié)果繪圖時間是4分鐘。

4、總共測量時間，包括設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及結(jié)果繪圖是60分鐘。

四、圓形循圓的測量

我們以200英吋/分(5000毫米/分)的進給率測量了4英吋(100mm)直徑的圓形軌跡。所用的儀器是具有動態(tài)分析能力的MCV- 5004太空激光測量系統(tǒng)。測量所需時間小于13分鐘。如要增加不同直徑的測量，不需要另外設(shè)置及校準，只需要改變零件程序即可。每增加一個不同直徑的測量，所需時間是5分鐘。特別是要測量幾個不同半徑或小半徑圓形軌跡時，比用伸縮球桿儀，速度要快得多。

1、將兩個平面鏡(LD-71)相互垂直地安置在主軸上。將兩激光頭安置在機床上，兩激光束指向X軸和Y軸方向。兩個平面鏡調(diào)準到垂直于激光束，返回的光束回到各自的孔徑。設(shè)置及調(diào)準的時間是5分鐘。

2、主軸移動時使兩激光束指向各自的平面鏡中心。主軸按程序操作在順時針方向走幾圈(5-10圈)4英吋(100mm)直徑的連續(xù)圓形軌跡，然后在反時針方向重復做相同動作。進給率設(shè)定在200英吋/分(5000毫米/分)。LDDM軟件設(shè)定在125Hz的數(shù)據(jù)速率采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是在順時針和反時針方向作圓形軌跡運動時采集的。數(shù)據(jù)采集時間是2分鐘。

3、數(shù)據(jù)通過LDDM數(shù)據(jù)分析軟件處理后得到數(shù)字數(shù)據(jù)文件。四個數(shù)字數(shù)據(jù)文件，即順時針方向X軸，順時針方向Y軸，反時針方向X軸以及反時針方向Y軸,合成后可計算出圓形軌跡誤差。結(jié)果可以polar或線性格式，或轉(zhuǎn)換到PolarCheck軟件的單線格式以做機床誤差的診斷。對于每個數(shù)據(jù)，位移、速度或進給率、加速度/減速度都可以計算出來并繪成圖表。數(shù)據(jù)分析時間是5分鐘。

4、總共圓形輪軌跡量所需時間是12分鐘。

五、非圓循圓的測量

我們測量了一個非圓的、帶有半圓、45度和135度線條以及垂直及水平直線的菱形軌跡，所用的儀器是具有動態(tài)分析能力的MCV-5004太空激光測量系統(tǒng)。測量總共所需時間小于30分鐘。

1、將兩個平面鏡(LD-71)相互垂直地安置在主軸上。兩激光頭安置在機床上，兩激光束指向X軸和Y軸方向。兩個平面鏡調(diào)準到垂直于激光束，返回的光束回到各自的孔徑。設(shè)置及調(diào)準的時間是5分鐘。

2、主軸移動時使兩激光束指向各自的平面鏡中心。主軸按程序操作在順時針方向走幾圈(5-10圈)連續(xù)非圓菱形軌跡，如圖Ⅴ-1所示。采用了兩種進給率：一個很慢，10英吋/分(250毫米/分);另一個非常快，100英吋/分(2500毫米/分)。LDDM軟件設(shè)定在30Hz的數(shù)據(jù)速率采集低進給率的數(shù)據(jù)，而以250Hz的數(shù)據(jù)速率采集高進給率的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集時間是2分鐘。

3、數(shù)據(jù)通過LDDM數(shù)據(jù)分析軟件處理后得到位移、速度和加速度。數(shù)據(jù)分析時間是20分鐘。

4、測量時間：包括設(shè)置、數(shù)據(jù)分析及結(jié)果繪圖，總共30分鐘。