激光干涉儀MCV-5000系列應用案例

　　有關MCV-5000系列應用的幾個實例

　　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可以將測量時間從原來的幾天減少到幾個小時。下面舉幾個案例來說明該系統在一臺機床上來完成測量所需要的實際時間：

　　一、大型龍門機床X軸誤差的測量

　　我們已經測量了一臺大型龍門機床的直線位移誤差、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。測量時間：包括設置、校準、數據采集以及數據分析，總共不到一小時。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，分開距離200英吋（5米）。設置和調準時間是10分鐘。

　　2、機器以200英吋／分的進給率沿X軸從0位移動到530英吋，然后再回到0位，每一步進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記錄。數據采集時間總共是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、但分開的垂直距離30英吋（0.75米）從輔機一邊向主機一邊移動。2號激光頭調準到指向在X軸方向，設置和調整時間是5分鐘。

　　4、機器以200英吋／分的進給率沿X軸從0位移動到530英吋，然后再回到0位，沒有停頓。使用LDDM數據采集軟件，激光測量數據可動態記錄。數據采集時間總共是6分鐘。

　　5、采集的數據通過LDDM數據分析軟件處理后得到雙方向的位移誤差、上下角偏、水平直線度、左右角偏以及垂直直線度，數據分析時間總共5分鐘。

　　6、測量所需時間，包括數據分析及繪圖，總共是43分鐘或不到一小時。

　　二、空間定位誤差的測量

　　我們用激光矢量技術測量了空間定位誤差。空間定位誤差包括了3個位移誤差、6個直線度誤差及3個垂直度誤差。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。整個測量時間不到兩個小時。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）。機器在兩個角（0、0、0）與（48、96、60）之間移動來調準激光束。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。檢查兩個角之間激光信號的強度。激光設置及調準的時間是8分鐘。

　　2、零件程序是由LDDM軟件產生并下載到控制器。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。產生零件程序及下載到控制器的時間是4分鐘。

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

　　5、數據通過LDDM數據分析軟件處理后得到X軸、Y軸及Z軸的位移誤差、垂直直線度誤差、水平直線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間是5分鐘。

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

　　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個雙方向從0到360度的操作。所用的儀器是具有測量轉動五軸能力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間不到一小時。比起常規的激光干涉儀及檢索表要快得多。

　　1、將兩個激光頭被安置在LD-79平臺上。兩激光束調準到相互平行并分開距離1.1英吋。帶有兩個激光頭的平臺被安裝在主軸上，一個小的馬達驅動的轉臺被安置在旋轉C軸上。馬達驅動轉臺的轉動中心調整到與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，兩返回光束進入到各自相應的孔徑。設置及調準的時間是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間是4分鐘。

　　4、總共測量時間，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態分析能力的MCV-5004太空激光測量系統。測量所需時間小于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。每增加一個不同直徑的測量，所需時間是5分鐘。特別是要測量幾個不同半徑或小半徑圓形軌跡時，比用伸縮球桿儀，速度要快得多。

　　1、將兩個平面鏡（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。設置及調準的時間是5分鐘。

　　2、主軸移動時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針方向走幾圈（5-10圈）4英吋(100mm)直徑的連續圓形軌跡，然后在反時針方向重復做相同動作。進給率設定在200英吋／分（5000毫米／分）。LDDM軟件設定在125Hz的數據速率采集數據。數據是在順時針和反時針方向作圓形軌跡運動時采集的。數據采集時間是2分鐘。

　　3、數據通過LDDM數據分析軟件處理后得到數字數據文件。四個數字數據文件，即順時針方向X軸，順時針方向Y軸，反時針方向X軸以及反時針方向Y軸,合成后可計算出圓形軌跡誤差。結果可以polar或線性格式，或轉換到PolarCheck軟件的單線格式以做機床誤差的診斷。對于每個數據，位移、速度或進給率、加速度／減速度都可以計算出來并繪成圖表。數據分析時間是5分鐘。

　　4、總共圓形輪軌跡量所需時間是12分鐘。

　　五、非圓循圓的測量

　　我們測量了一個非圓的、帶有半圓、45度和135度線條以及垂直及水平直線的菱形軌跡，所用的儀器是具有動態分析能力的MCV-5004太空激光測量系統。測量總共所需時間小于30分鐘。

　　1、將兩個平面鏡（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。設置及調準的時間是5分鐘。

　　2、主軸移動時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針方向走幾圈（5-10圈）連續非圓菱形軌跡，如圖Ⅴ-1所示。采用了兩種進給率：一個很慢，10英吋／分（250毫米／分）;另一個非常快，100英吋／分（2500毫米／分）。LDDM軟件設定在30Hz的數據速率采集低進給率的數據，而以250Hz的數據速率采集高進給率的數據。數據采集時間是2分鐘。

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

　　4、測量時間：包括設置、數據分析及結果繪圖，總共30分鐘。