激光干涉儀測量誤差的產(chǎn)生及消除方法

 

　　在使用激光干涉儀對數(shù)控機床的位置精度檢測中，導(dǎo)致測量精度偏差的因素很多，必須采取措施分析消除。外界環(huán)境的變化將會對測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性參數(shù)影響，如空氣溫度變化1℃、空氣壓力變化0.3 kPa、相對濕度變化30%。尤其是振動對測量準(zhǔn)確性的影響，振動產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在測量數(shù)據(jù)的分散，重復(fù)測量精度差，甚至導(dǎo)致無法測量。

 

　　因此，應(yīng)保證外界環(huán)境的穩(wěn)定性，最好在恒溫環(huán)境中測量。在外界環(huán)境偏離測量要求的標(biāo)準(zhǔn)條件時，可使用相關(guān)的補償參數(shù)加以修正，測量軟件可自動對溫度、壓力、濕度等條件進(jìn)行補償。盡量減少熱源（照明燈、機床工作燈）。盡可能的減少外界的各種振動，可以在下班后比較安靜的環(huán)境下測量。干涉儀的安裝位置盡量靠近機床，并用較短的加長桿固定光學(xué)元件。磁力表座應(yīng)直接吸在機床床身或刀架等表面，避免吸裝在機床護罩或護蓋較薄弱的部分，確保吸裝的表面平坦且沒有油漬及塵土。

 

　　以下具體分析各影響因素及消除方法。

 

　　（1）機床溫度偏離，將導(dǎo)致輸入的膨脹系數(shù)與材料的實際變化不同，影響測量精度。如果溫度傳感器的精度為±0.1℃，而膨脹系數(shù)變化10μm/℃時，將產(chǎn)生±1.0μm的測量誤差；若輸入不正確的機器熱膨脹系數(shù)輸入不正確，產(chǎn)生的誤差會更多。因此，應(yīng)保證外界環(huán)境溫度的穩(wěn)定性，最好在恒溫環(huán)境中測量。

 

　　（2）余弦誤差的影響。在激光束的校準(zhǔn)過程中，不可能保證光束與運動軸的絕對平行，比如會產(chǎn)生一個夾角θ，我們稱為誤差夾角，該誤差與（1-cos）成正比。該余弦誤差就會使得測量距離比實際值小，如圖2所示。

 

　　因此，要減少及消除余弦誤差，應(yīng)在校準(zhǔn)光束時，盡可能使干涉儀檢測的光束信號強度在運動軸的全程保持恒定，從而余弦誤差最小。

 

　　（3）測量元件的影響。光學(xué)元件不清潔會導(dǎo)致信號強度降低，從而難以達(dá)到高精度測量結(jié)果。特別是在被測量軸的運動距離比較長時。因此，在光學(xué)元件的保管和使用過程中，應(yīng)盡量保證光學(xué)元件表面的清潔，若發(fā)現(xiàn)光學(xué)元件被弄臟的情況，可使用專用的的透鏡拭紙和無痕跡清潔液去除灰塵手印等。