激光干涉仪报告..doc

机械工程综合实践 实验报告 课程名称 机械工程综合实践 专 业 精密工程 指导教师 彭小强 小组成员 刘强 谌贵阳 吴志明 实验日期 2012.4.2—2011.6.25 国防科学技术大学机电工程与自动化学院 目 录 1激光干涉仪 1.1激光干涉仪介绍 1.2激光干涉仪原理 2 激光干涉仪测量机床的直线度 2.1实验器材以及平台的搭建 2.2激光干涉仪的调试 2.3直线度的测量 3 激光干涉仪测量机床的重复定位精度 3.1实验器材以及平台的搭建 3.2激光干涉仪的调试 3.3重复定位精度的测量 4 实验分析与总结 目录 2 二、实验内容与要求 2 三、实验条件与设备 2 四．实验原理 3 1.定位精度测量 3 2.直线度测量 4 五、实验步骤 5 1.设定激光测量系统 5 2.调整激光光束，使之与机器运动轴准直。 5 3.数据记录与数据处理 6 六、实验过程和结果 8 1.X轴定位精度 8 2.X轴直线度 9 3.误差分析 11 七、实验总结与体会 14 1.实验总结 14 2.实验心得体会 14 3.对课程的一些建议 14 综合实践3 伺服系统运动精度建模与评价 一、实验目的与任务 通过对三轴机床的X轴进行定位误差实验，使学生掌握一般机构空间运动精度的测量与分析评价方法。主要内容包括了解双频激光干涉仪测量位移的基本原理，掌握利用双频激光干涉仪测量机床进给轴的定位误差的方法，深刻理解轴运动的精度的概念。在对机床进给轴运动定位误差测量的基础上，分析机床的运动误差。 二、实验内容与要求 （1）直线轴运动误差测量。利用双频激光干涉仪建立直线轴定位精度、直线度、姿态误差的测量系统，并对机床典型三维进给机构各轴的运动误差进行测量，分析测量结果的不确定度； （2）垂直度测量。任选进给机构两轴，利用双频激光干涉仪建立两轴垂直度的测量系统，并对垂直度进行测量，并对测量结果进行评价； （3）典型三维进给机构的精度建模。在分析多轴进给机构拓扑结构的基础上，用多体系统理论和变分法建立多轴进给机构运动空间各点的运动误差传递模型； （4）典型三维进给机构的精度分析与评价。在测量得到的进给机构轴运动误差的基础上，利用所建立的精度模型，对机构的典型运动轨迹如直线、圆弧、平面等的运动误差进行分析，并对分析结果的不确定度进行评价。 三、实验条件与设备 双频激光干涉仪，含直线度、定位精度测量组件。具体如图1所示。 （图1 定位精度测量组件 直线度测量组件） 四．实验原理 1.定位精度测量 （图2 测量光路图） 来自XL激光头的光束进入线性干涉镜，在此光束被分成两束。一束光（称为参考光束）被引向装在分光镜上的反射镜，另一束光（测量光束）则穿过分光镜到达第二个反射镜。然后，两束光都被反射回分光镜，在此它们重新组合并被导回到激光头，激光头内的探测器监测两束光之间的干涉。ISO230-1-1996(E) 5.212.15规定的测量设备组建和标准光路。 （图3：ISO标准光路） 一般在线性测量过程中，一个光学组件保持静止不动，另一个光学组件沿线性轴移动。通过监测测量光束和参考光束之间的光路差异的变化，产生定位精度测量值（注意，它是两个光学组件之间的差异测量值，与XL激光头的位置无关）。此测量值可以与被测机器定位系统上的读数比较，获得机器的精度误差。 通常，将反射镜设定为移动光学部件，将干涉镜设定为静止部件，如图所示。二者可以反过来 （图4 定位精度测量光路示意图） 2.直线度测量 激光通过直线度干涉仪后，分开成具有小角度的两束光，这两束光被直线度反射镜反射后沿新的路径返回直线度干涉仪，在这里两束光汇聚在一起返回到激光头内。在测量过程中干涉仪随工作台一起运动，反射镜固定。干涉仪和反射镜之间的横向偏差会导致光程差的变化，通过监测测量光束和参考光束之间的光路差异的变化，产生测量值 图 直线度测量光路示意图 图 ISO230-1中直线度测量光路示意图 五、实验步骤 定位精度测量所需的步骤如下：设定激光系统将线性光学镜组连接到要校准的机上在三角架上安装XL激光头用USB电缆将XL激光头连接到PC机上将电缆的一端插到XL激光头尾部的USB插槽中，另一端插到PC机上为安全起见，开始时XL激光头的光闸应转至关闭位置，如下图所示。 图 XL光闸位置不发出任何光束调整激光光束，使之与机器运动轴准直。本所述准直步骤是假定按图所示进行光学镜组设定，其中线性干涉镜为固定光学镜，反射镜为