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(gè)實(shí)例

　　對于大型機床，停機的成本是很高的。美國Optodyne公司設計的太空激光測量系統MCV-5000可以將測量時(shí)間從原來(lái)的幾天減少到幾個(gè)小時(shí)。下面舉幾個(gè)案例來(lái)說(shuō)明該系統在一臺機床上來(lái)完成測量所需要的實(shí)際時(shí)間：

　　一、大型龍門(mén)機床X軸誤差的測量

　　我們已經(jīng)測量了一臺大型龍門(mén)機床的直線(xiàn)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。測量時(shí)間：包括設置、校準、數據采集以及數據分析，總共不到一小時(shí)。如使用常規的激光干涉儀，要完成同樣的測量可能至少需要一天時(shí)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。然后兩激光束都調準到指向在X軸方向，分開(kāi)距離200英吋（5米）。設置和調準時(shí)間是10分鐘。

　　2、機器以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數據采集軟件，激光測量數據可自動(dòng)記錄。數據采集時(shí)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(kāi)的垂直距離30英吋（0.75米）從輔機一邊向主機一邊移動(dòng)。2號激光頭調準到指向在X軸方向，設置和調整時(shí)間是5分鐘。

　　4、機器以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(méi)有停頓。使用LDDM數據采集軟件，激光測量數據可動(dòng)態(tài)記錄。數據采集時(shí)間總共是6分鐘。

　　5、采集的數據通過(guò)LDDM數據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(xiàn)度、左右角偏以及垂直直線(xiàn)度，數據分析時(shí)間總共5分鐘。

　　6、測量所需時(shí)間，包括數據分析及繪圖，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(gè)位移誤差、6個(gè)直線(xiàn)度誤差及3個(gè)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。整個(gè)測量時(shí)間不到兩個(gè)小時(shí)。而做同樣的測量，常規的激光干涉儀可能需要兩天以上的時(shí)間。

　　1、將激光頭安置在機床的角上（0、0、0），激光束指向對角位置（48、96、60）。機器在兩個(gè)角（0、0、0）與（48、96、60）之間移動(dòng)來(lái)調準激光束。平面鏡蓋上放一磁性標靶，使激光束對在靶中心。在兩個(gè)角上都對中心后，將4英吋X6英吋平面鏡的蓋子拿走，平面鏡調整到垂直于激光束。檢查兩個(gè)角之間激光信號的強度。激光設置及調準的時(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。該零件程序是機器連續從（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(shí)間是4分鐘。

　　3、機器按連續零件程序移動(dòng)得到的數據由LDDM軟件自動(dòng)采集并存儲在筆記本電腦中。數據采集時(shí)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)?？偣矔r(shí)間是(8+4+17)*3=87分鐘。

　　5、數據通過(guò)LDDM數據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(xiàn)度誤差、水平直線(xiàn)度誤差以及垂直度誤差，如圖Ⅱ－1到Ⅱ－3所示。數據分析及繪圖的時(shí)間是5分鐘。

　　6、空間測量所需時(shí)間，包括連續4步對角線(xiàn)測量、數據分析及結果繪圖，總共是2小時(shí)。

　　三、軸機床旋轉C軸的測量

　　我們測量了五軸機床旋轉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量轉動(dòng)五軸能力MCV-5003太空激光測量系統。包括設置、調準、數據采集以及數據分析在內的測量時(shí)間不到一小時(shí)。比起常規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平臺上。兩激光束調準到相互平行并分開(kāi)距離1.1英吋。帶有兩個(gè)激光頭的平臺被安裝在主軸上，一個(gè)小的馬達驅動(dòng)的轉臺被安置在旋轉C軸上。馬達驅動(dòng)轉臺的轉動(dòng)中心調整到與C軸的旋轉中心一致。兩激光束調準到垂直于C軸的旋轉軸，兩返回光束進(jìn)入到各自相應的孔徑。設置及調準的時(shí)間是20分鐘。

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

　　3、數據通過(guò)LDDM數據分析軟件計算后得到的角度誤差如圖Ⅲ－1所示。數據分析及結果繪圖時(shí)間是4分鐘。

　　4、總共測量時(shí)間，包括設置、數據采集、數據分析以及結果繪圖是60分鐘。

　　四、圓形循圓的測量

　　我們以200英吋／分（5000毫米／分）的進(jìn)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(dòng)態(tài)分析能力的MCV-5004太空激光測量系統。測量所需時(shí)間小于13分鐘。如要增加不同直徑的測量，不需要另外設置及校準，只需要改變零件程序即可。每增加一個(gè)不同直徑的測量，所需時(shí)間是5分鐘。特別是要測量幾個(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床上，兩激光束指向X軸和Y軸方向。兩個(gè)平面鏡調準到垂直于激光束，返回的光束回到各自的孔徑。設置及調準的時(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?lè )较蜃邘兹Γ?-10圈）4英吋(100mm)直徑的連續圓形軌跡，然后在反時(shí)針?lè )较蛑貜妥鱿嗤瑒?dòng)作。進(jìn)給率設定在200英吋／分（5000毫米／分）。LDDM軟件設定在125Hz的數據速率采集數據。數據是在順時(shí)針和反時(shí)針?lè )较蜃鲌A形軌跡運動(dòng)時(shí)采集的。數據采集時(shí)間是2分鐘。

　　3、數據通過(guò)LDDM數據分析軟件處理后得到數字數據文件。四個(gè)數字數據文件，即順時(shí)針?lè )较騒軸，順時(shí)針?lè )较験軸，反時(shí)針?lè )较騒軸以及反時(shí)針?lè )较験軸,合成后可計算出圓形軌跡誤差。結果可以polar或線(xiàn)性格式，或轉換到PolarCheck軟件的單線(xiàn)格式以做機床誤差的診斷。對于每個(gè)數據，位移、速度或進(jìn)給率、加速度／減速度都可以計算出來(lái)并繪成圖表。數據分析時(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、非圓循圓的測量

　　我們測量了一個(gè)非圓的、帶有半圓、45度和135度線(xiàn)條以及垂直及水平直線(xiàn)的菱形軌跡，所用的儀器是具有動(dòng)態(tài)分析能力的MCV-5004太空激光測量系統。測量總共所需時(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。兩激光頭安置在機床上，兩激光束指向X軸和Y軸方向。兩個(gè)平面鏡調準到垂直于激光束，返回的光束回到各自的孔徑。設置及調準的時(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?lè )较蜃邘兹Γ?-10圈）連續非圓菱形軌跡，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軟件設定在30Hz的數據速率采集低進(jìn)給率的數據，而以250Hz的數據速率采集高進(jìn)給率的數據。數據采集時(shí)間是2分鐘。

　　3、數據通過(guò)LDDM數據分析軟件處理后得到位移、速度和加速度。數據分析時(shí)間是20分鐘。

　　4、測量時(shí)間：包括設置、數據分析及結果繪圖，總共30分鐘。