激光多普勒幹涉儀在機床測量方麵的（de）應用-數控機床市場網

激光多普勒幹涉儀在機床測量方麵（miàn）的應用

2013-9-13 來源（yuán）：作者（zhě）：科望光（guāng）學有（yǒu）限公司步海（hǎi）光

激光多普勒幹涉儀簡稱LDDM ( LaserDoppler Displacement Meter ) 是由美（měi）國（guó）光動公司( OPTODYNE INC) 總裁、激光專家王（wáng）正平博士於1985 年發明的激光測量儀器, 在儀器設計及測量方法上擁有十多項專利（lì）。該儀器經美國NIST 及（jí）中國計量（liàng）科學研究院（yuàn）的多次檢定（dìng）, 各項指標均符合（hé）有關要求, 具有良好的性能價格（gé）比, 已廣泛應用於數控機床、加工中心、三坐標測量機、測長機的檢定與校正工作, 深受廣大用戶（hù）的好評。

1 主要（yào）工作原理

該儀器利用了多普勒原理來進行測量, 當激光頭和（hé）靶標反射鏡之間產（chǎn）生位移y 產生速度y 產生多普勒頻移y 計算（suàn）頻移y 計算位移。

（1）

式中, $f 、$H 分別為頻率偏移和相位偏移, $M、$z 分別為反射鏡的速度（dù）和位移f 是激光頻率（lǜ）, c 是光速。當相位傳感器測到由反射鏡位移所造成的相位變化時, 若位移> KP2(K為激光波長) , 計數器會記錄全部的相位變化為

式（shì）中, N 是半波長度, U是小於2P 的相位角, 因此總（zǒng）位移$z 可以表示為（wéi）

微處理器計算讀取的相（xiàng）位角, 將其轉換成移動量。係統的最小分辨率為最小可測的U, 最大速度由相位傳感器及計數器的頻寬來決定。

2 儀器主（zhǔ）要特點

激光（guāng）多普勒幹涉儀由於和（hé）其（qí）它幹涉儀（yí）工作原理上不同, 相比之下具有如下優點:

( 1) 激光頭外形尺寸小, 使（shǐ）用中可（kě）通過磁性座連接在機床工作台麵上, 無需三腳架。整台儀器（qì）體積（jī）小( 僅為一箱) ,

攜帶方便;

( 2) 整個激光測（cè）量係統僅需（xū）激光頭和靶標反射鏡, 無（wú）需分光鏡, 所以對光極其（qí）方便;

( 3) 測量精度高, 優於微米級;

( 4) 分辨率高, 為0. 01 Lm;

( 5) 測量距（jù）離（lí）遠, 最長測量距離可達200 m;

( 6) 激光功率（lǜ）僅0. 5 mW, 符（fú）合安全標準;

( 7) 長短距離測量無需更換光學鏡（jìng）片, 使用方便;

( 8) 響應速度快, 靶標最大移動速度可達3. 6 mPs, 在靶標高（gāo）速（sù）移動采樣的情況下分辨率仍可達0. 01 Lm;

( 9) 環境氣流對測量的影響小（xiǎo）;

( 10) 雙光束係列（liè）產（chǎn）品在測量位移誤差的情況下可同時測量角偏( 直（zhí）線度（dù）) ;

( 11) 雙光束係列產品在直（zhí）線度測量及平麵度測量中具有飛行測量功能;

( 12) 由於單光束係列產品激光頭小（xiǎo）, 且出射光路和接收光路為共用光路,所以可以廣泛應用於其它測量（liàng）。

3 儀器（qì）主要（yào）功（gōng）能

儀器按其結構特點可分為（wéi）單光束係列產品和雙光束係列產品。

3. 1 單光束係列產品主要功能（néng）

單光束係列產品如MCV_500、MCV_5000, 主要功能有:

( 1) 測量位移（yí）誤差及補償功（gōng）能。

( 2) 配（pèi）上選購附件LB- 500 可進行激光球杆測量( 二維（wéi）動態測量) 。

( 3) 配上選（xuǎn）購附件（jiàn）SD- 500 可進行三維空間誤差（chà）測量及補償功能。三維空間誤差測量完全符合ISO230_6 及ASMEB5. 54 標（biāo）準的要求, 通過分軸步進方式測量機床工作空間的四根對角線, 經過計（jì）算機（jī）軟件分（fèn）析機床的12 項誤差( X 、Y、Z 三軸相互間的垂直度誤差, X 、Y 、Z三軸的（de）位（wèi）移誤差, 水平方（fāng）向的直（zhí）線度誤（wù）差、垂直方向（xiàng）的直線度誤差（chà）) , 並通過計算機軟件對誤（wù）差進行補償。大量實踐證明機床（chuáng）精度在原基礎上可提高4~ 6 倍（bèi）。配上選購（gòu）附件SQ_500, 可進行直線度測量、垂直度測量和平行度測（cè）量。