激光干涉儀MCV-5000系列應(yīng)用案例

　　有關(guān)MCV-5000系列應(yīng)用的幾個(gè)實(shí)例

　　對(duì)于大型機(jī)床，停機(jī)的成本是很高的。美國(guó)Optodyne公司設(shè)計(jì)的太空激光測(cè)量系統(tǒng)MCV-5000可以將測(cè)量時(shí)間從原來的幾天減少到幾個(gè)小時(shí)。下面舉幾個(gè)案例來說明該系統(tǒng)在一臺(tái)機(jī)床上來完成測(cè)量所需要的實(shí)際時(shí)間：

　　一、大型龍門機(jī)床X軸誤差的測(cè)量

　　我們已經(jīng)測(cè)量了一臺(tái)大型龍門機(jī)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(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量時(shí)間：包括設(shè)置、校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析，總共不到一小時(shí)。如使用常規(guī)的激光干涉儀，要完成同樣的測(cè)量可能至少需要一天時(shí)間。

　　1、將1號(hào)及2號(hào)激光頭用磁座分別安置在機(jī)床的主機(jī)和輔機(jī)各一邊。然后兩激光束都調(diào)準(zhǔn)到指向在X軸方向，分開距離200英吋（5米）。設(shè)置和調(diào)準(zhǔn)時(shí)間是10分鐘。

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

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

　　4、機(jī)器以200英吋／分的進(jìn)給率沿X軸從0位移動(dòng)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(cè)量數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)記錄。數(shù)據(jù)采集時(shí)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(shí)間總共5分鐘。

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

　　二、空間定位誤差的測(cè)量

　　我們用激光矢量技術(shù)測(cè)量了空間定位誤差。空間定位誤差包括了3個(gè)位移誤差、6個(gè)直線度誤差及3個(gè)垂直度誤差。機(jī)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(cè)量系統(tǒng)。整個(gè)測(cè)量時(shí)間不到兩個(gè)小時(shí)。而做同樣的測(cè)量，常規(guī)的激光干涉儀可能需要兩天以上的時(shí)間。

　　1、將激光頭安置在機(jī)床的角上（0、0、0），激光束指向?qū)俏恢茫?8、96、60）。機(jī)器在兩個(gè)角（0、0、0）與（48、96、60）之間移動(dòng)來調(diào)準(zhǔn)激光束。平面鏡蓋上放一磁性標(biāo)靶，使激光束對(duì)在靶中心。在兩個(gè)角上都對(duì)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(gè)角之間激光信號(hào)的強(qiáng)度。激光設(shè)置及調(diào)準(zhǔn)的時(shí)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(jī)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(duì)角。產(chǎn)生零件程序及下載到控制器的時(shí)間是4分鐘。

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

　　4、重復(fù)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)?？偣矔r(shí)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(shí)間是5分鐘。

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

　　三、軸機(jī)床旋轉(zhuǎn)C軸的測(cè)量

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

　　1、將兩個(gè)激光頭被安置在LD-79平臺(tái)上。兩激光束調(diào)準(zhǔn)到相互平行并分開距離1.1英吋。帶有兩個(gè)激光頭的平臺(tái)被安裝在主軸上，一個(gè)小的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)被安置在旋轉(zhuǎn)C軸上。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心調(diào)整到與C軸的旋轉(zhuǎn)中心一致。兩激光束調(diào)準(zhǔn)到垂直于C軸的旋轉(zhuǎn)軸，兩返回光束進(jìn)入到各自相應(yīng)的孔徑。設(shè)置及調(diào)準(zhǔn)的時(shí)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(fù)3次。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)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(dòng)采集C軸及轉(zhuǎn)臺(tái)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(jì)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(shí)間是4分鐘。

　　4、總共測(cè)量時(shí)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(cè)量

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

　　1、將兩個(gè)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(jī)床上，兩激光束指向X軸和Y軸方向。兩個(gè)平面鏡調(diào)準(zhǔn)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(zhǔn)的時(shí)間是5分鐘。

　　2、主軸移動(dòng)時(shí)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(shí)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(shí)針方向重復(fù)做相同動(dòng)作。進(jìn)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(shí)針和反時(shí)針方向作圓形軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)采集的。數(shù)據(jù)采集時(shí)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?jǐn)?shù)據(jù)文件。四個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)文件，即順時(shí)針方向X軸，順時(shí)針方向Y軸，反時(shí)針方向X軸以及反時(shí)針方向Y軸,合成后可計(jì)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(jī)床誤差的診斷。對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)，位移、速度或進(jìn)給率、加速度／減速度都可以計(jì)算出來并繪成圖表。數(shù)據(jù)分析時(shí)間是5分鐘。

　　4、總共圓形輪軌跡量所需時(shí)間是12分鐘。

　　五、非圓循圓的測(cè)量

　　我們測(cè)量了一個(gè)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(dòng)態(tài)分析能力的MCV-5004太空激光測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量總共所需時(shí)間小于30分鐘。

　　1、將兩個(gè)平面鏡（LD-71）相互垂直地安置在主軸上。兩激光頭安置在機(jī)床上，兩激光束指向X軸和Y軸方向。兩個(gè)平面鏡調(diào)準(zhǔn)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(zhǔn)的時(shí)間是5分鐘。

　　2、主軸移動(dòng)時(shí)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(shí)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(jìn)給率：一個(gè)很慢，10英吋／分（250毫米／分）;另一個(gè)非?？?，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(jìn)給率的數(shù)據(jù)，而以250Hz的數(shù)據(jù)速率采集高進(jìn)給率的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集時(shí)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(shí)間是20分鐘。

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