激光干涉仪测量误差的产生及消除方法

　　激光干涉仪测量误差的产生及消除方法

 

　　在使用激光干涉仪对数控机床的位置精度检测中，导致测量精度偏差的因素很多，必须采取措施分析消除。外界环境的变化将会对测量数据的准确性参数影响，如空气温度变化1℃、空气压力变化0.3 kPa、相对湿度变化30%。尤其是振动对测量准确性的影响，振动产生的影响主要表现在测量数据的分散，重复测量精度差，甚至导致无法测量。

 

　　因此，应保证外界环境的稳定性，最好在恒温环境中测量。在外界环境偏离测量要求的标准条件时，可使用相关的补偿参数加以修正，测量软件可自动对温度、压力、湿度等条件进行补偿。尽量减少热源（照明灯、机床工作灯）。尽可能的减少外界的各种振动，可以在下班后比较安静的环境下测量。干涉仪的安装位置尽量靠近机床，并用较短的加长杆固定光学元件。磁力表座应直接吸在机床床身或刀架等表面，避免吸装在机床护罩或护盖较薄弱的部分，确保吸装的表面平坦且没有油渍及尘土。

 

　　以下具体分析各影响因素及消除方法。

 

　　（1）机床温度偏离，将导致输入的膨胀系数与材料的实际变化不同，影响测量精度。如果温度传感器的精度为±0.1℃，而膨胀系数变化10μm/℃时，将产生±1.0μm的测量误差；若输入不正确的机器热膨胀系数输入不正确，产生的误差会更多。因此，应保证外界环境温度的稳定性，最好在恒温环境中测量。

 

　　（2）余弦误差的影响。在激光束的校准过程中，不可能保证光束与运动轴的绝对平行，比如会产生一个夹角θ，我们称为误差夹角，该误差与（1-cos）成正比。该余弦误差就会使得测量距离比实际值小，如图2所示。

 

　　因此，要减少及消除余弦误差，应在校准光束时，尽可能使干涉仪检测的光束信号强度在运动轴的全程保持恒定，从而余弦误差最小。

 

　　（3）测量元件的影响。光学元件不清洁会导致信号强度降低，从而难以达到高精度测量结果。特别是在被测量轴的运动距离比较长时。因此，在光学元件的保管和使用过程中，应尽量保证光学元件表面的清洁，若发现光学元件被弄脏的情况，可使用专用的的透镜拭纸和无痕迹清洁液去除灰尘手印等。