國產(chǎn)高性能激光干涉儀產(chǎn)品解決方案

1、 SJ6000激光干涉儀產(chǎn)品解決方案目錄1.簡介 . - 1 -1.1.產(chǎn)品簡介. - 1 -1.2.產(chǎn)品配置. - 2 -2.靜態(tài)測量 . - 3 -2.1.線性測量. - 3 -2.2.角度測量. - 7 -2.3.直線度測量. - 9 -2.4.平行度測量. - 11 -2.5.垂直度測量. - 13 -2.6.平面度測量. - 14 -2.7.回轉軸測量. - 16 -3.動態(tài)測量 . - 17 -3.1.動態(tài)測量概述. - 17 -3.2.動態(tài)測量應用. - 18 -4.產(chǎn)品功能特點 . - 20 -5.技術指標 . - 22 -6.配件與證書 . - 25 -1.簡介1.1.產(chǎn)品簡

2、介激光干涉儀以光波為載體,其光波波長可以直接對米進行定義,且可以溯源至國家標準,是迄今公認的高精度、高靈敏度的測量儀器,在高端制造領域應用廣泛。SJ6000激光干涉儀集光、機、電、計算機等技術于一體,產(chǎn)品采用進口高性能氦氖激光器,其壽命可達50000小時;采用激光雙縱模熱穩(wěn)頻技術,可實現(xiàn)高精度、抗干擾能力強、長期穩(wěn)定性好的激光頻率輸出;采用高速干涉信號采集、調理及細分技術,可實現(xiàn)最高4m/s的測量速度,以及納米級的分辨率;采用高精度環(huán)境補償模塊,可實現(xiàn)激光波長和材料的自動補償;采用高性能計算機控制系統(tǒng)及軟件技術,支持中文、英文和俄文語言,友好的人機界面、向導式的操作流程、簡潔化的記錄管理。 S

3、J6000激光干涉儀外觀圖SJ6000激光干涉儀具有測量精度高、測量范圍大、測量速度快、最高測速下分辨率高等優(yōu)點,結合不同的光學鏡組,可實現(xiàn)線性測長、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度等幾何參量的高精度測量。在SJ6000激光干涉儀動態(tài)測量軟件配合下,可實現(xiàn)線性位移、角度和直線度的動態(tài)測量與性能檢測,以及進行位移、速度、加速度、振幅與頻率的動態(tài)分析,如振動分析、絲桿導軌的動態(tài)特性分析、驅動系統(tǒng)的響應特性分析等。1.2.產(chǎn)品配置SJ6000激光干涉儀系統(tǒng)具有豐富的模塊化組件,可根據(jù)具體測量需求而選擇不同的組件。主要鏡組如下圖所列,依次為線性鏡組、角度鏡組、直線度鏡組、垂直度鏡組、平面度鏡組、自

4、動精密轉臺。 主要鏡組圖其中,線性鏡組為標配,由線性干涉鏡、線性反射鏡和夾緊孔座構成?？蓾M足線性位移設備的定位精度、重復定位精度、反向間隙的測量與分析,以及反向間隙修正和螺距補償。2.靜態(tài)測量2.1.線性測量線性測量原理邁克爾遜干涉原理 線性測量的光路原理構建圖(1從SJ6000激光干涉儀主機出射的激光束(圓偏振光通過分光鏡后,將分成兩束激光(線偏振光;(2兩束激光分別經(jīng)由角錐反射鏡A和角錐反射鏡B反射后平行于出射光(紅色線條返回,通過分光鏡后進行疊加,由于兩束激光頻率相同、振動方向相同且相位差恒定,即滿足干涉條件;(3角錐反射鏡B每移動半個激光波長的距離,將會產(chǎn)生一次完整的明暗干涉現(xiàn)象。測量

5、距離等于干涉條紋數(shù)乘以激光半波長。線性測量配置及使用方法線性測量(線性軸位置精度測量的簡稱配置主要由SJ6000主機、EC20環(huán)境補償單元、線性鏡組、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構成,可滿足080m范圍內(nèi)的線性測量。其中,線性測量包括定位精度測量、重復定位精度測量和設備反向間隙測量等。線性鏡組可以針對不同方向的運動軸而搭建相應的測量光路,如下圖: 水平軸的線性測量示意圖 垂直軸的線性測量示意圖SJ6000靜態(tài)測量軟件可以將線性測量結果生成指定的誤差補償表,該表涵蓋了各個測量點的補償值,運動控制系統(tǒng)制造商允許通過修改指定運動軸的補償值來消除該運動軸的位置誤差,精確的補償,可以有效地降低運動軸的

6、位置誤差。線性測量中目標位置的數(shù)據(jù)采集有基于位置的目標采集和基于時間的目標采集兩種方式,普遍采用基于位置的目標采集方式,即:被測運動軸需設定若干個等距的定位點,當運動軸移動到設定的定位點時,需設置停留時間,以供SJ6000測量軟件進行當前點的數(shù)據(jù)采集。線性測量應用SJ6000激光干涉儀廣泛應用于機床、三坐標、機器人、3D打印設備、自動化設備、線性位移平臺、精密機械設備、精密檢測儀器等領域的線性測量。 機床 線性導軌 三坐標 激光切割機 線性測量附件輕型線性鏡組 特殊場合的應用輕型線性鏡組包括縮光鏡和小角錐反射鏡,其中小角錐反射鏡的重量僅為8g ,可以直接吸附在被測物體上,最大限度地降低線性反射

7、鏡的重量影響。 輕型線性鏡組的光路原理構建圖 主要應用場合:(1線性反射鏡的重量可能影響到被測軸系的機械性能或精度;(2線性反射鏡的尺寸遇到較為困難的裝夾場合;(3負載敏感的動態(tài)測量。輕型線性鏡組輕型線性鏡組附件應用實例: 螺紋綜合測量機的測桿校準可調轉向鏡斜軸的測量可調轉向鏡本質是可實現(xiàn)旋轉調節(jié)的平面反射鏡,通過旋轉鏡面可將光束偏轉2590的角度,通常用于斜軸的測量。 可調轉向鏡及其光路原理構建圖可調轉向鏡應用實例: 斜床的傾斜軸測量2.2.角度測量角度測量原理角度反射鏡旋轉時產(chǎn)生轉角,或是移動過程中產(chǎn)生角擺,兩束反射光會有相對應的光程差產(chǎn)生,SJ6000采集到該光程差的干涉信號,經(jīng)過運算處

8、理,即可得出對應的角度值。 角度測量的光路原理構建圖角度測量配置及使用方法角度測量配置主要由SJ6000主機、角度鏡組、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構成,可滿足10范圍內(nèi)的角度測量。 運動軸的俯仰角度測量示意圖 運動軸的偏擺角度測量示意圖 回轉軸的角度測量示意圖角度測量應用主要應用于運動軸的角擺測量和轉軸的旋轉角度測量。 直驅電機(DD馬達的旋轉角度測量2.3.直線度測量直線度測量原理 直線度測量的光路原理構建圖直線度干涉鏡在移動過程中產(chǎn)生橫向或縱向位移時,兩束反射光會有相對應的光程差產(chǎn)生, SJ6000采集到該光程差的干涉信號,經(jīng)過運算處理,即可得出對應的直線度值。直線度測量配置及使用方法

9、直線度測量配置主要由SJ6000主機、短直線度鏡組(或長直線度鏡組、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構成,可滿足3mm范圍內(nèi)的直線度測量。 運動軸的橫向直線度測量示意圖 運動軸的縱向直線度測量示意圖直線度測量應用 測長儀直線導軌的橫向直線度測量直線度附件 直線度附件由大角錐反射鏡、90度轉向鏡和直線度底座構成。應用場合:適用于直線度反射鏡不便于安裝在Z軸的上端或是運動軸的后端。直線度附件含直線度附件的光路原理構建圖: Z軸直線度的光路原理構建圖2.4.平行度測量平行度測量原理平行度測量是在直線度測量的基礎上而擴展的應用。平行度測量由平行軸的兩組直線度測量組成,參見下面平行度測量光路原理構件圖,其

10、中直線度反射鏡作為共同的參考基準,在測量過程中保持原位,且不進行調整。由第1運動軸的斜度1中減去第2運動軸的斜度2,即可得出平行度=1-2。第一步(測第1運動軸第二步(測第2運動軸平行度測量的光路原理構建圖平行度測量配置平行度測量配置主要由SJ6000主機、短直線度鏡組(或長直線度鏡組、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構成。Z軸的平行度測量需增添可調轉向鏡。平行度測量應用 雙直線導軌安裝的平行度測量2.5.垂直度測量垂直度測量原理垂直度的測量是直線度測量在二維方向上的延伸。垂直度測量由正交軸的兩組直線度測量組成,詳見下面垂直度測量光路原理構件圖,其中直線度反射鏡作為共同的參考基準,在測量過程中保

11、持原位,且不進行調整;光學角尺用于至少在其中一次直線度測量中,允許調整激光束與軸的準直。垂直度誤差=光學直角尺誤差-斜度1-斜度2。 垂直度測量的光路原理構建圖垂直度測量配置垂直度測量配置主要由SJ6000主機、短直線度鏡組(或長直線度鏡組、垂直度鏡組(含光學直角尺、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構成。Z 軸的垂直度測量需增添直線度附件。垂直度測量應用 XY 工作臺的垂直度測量2.6. 平面度測量平面度測量原理 平面度的測量是在角度測量的基礎上進行的延伸。平面度測量一般采用“對角法”在平面上進行相應次數(shù)的角度測量,通過軟件算法可將角度的變化轉換為平面上高度的變化,進而得到整個平面的平面度。 平

12、面度測量的光路原理構建圖對角線法又稱米字法,在平面度測量時,若激光干涉儀主機位于G點,激光束與線GE重合,建議按照EA、CA、DH、EG、AG、BF、CE、GC的次序進行測量。 對角法測量示意圖 平面度測量的過程示意圖平面度測量配置平面度測量配置主要由SJ6000主機、角度鏡組、平面度鏡組、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構成。其中,平面度鏡組由180mm可調基板、360mm可調基板和平面度旋轉鏡構成。平面度測量應用 大理石平臺的平面度測量2.7. 回轉軸測量回轉軸測量原理 回轉軸測量需借助WR50自動精密轉臺,與SJ6000角度測量配合使用。將WR50連接到回轉軸上,作為測角標準器,WR50可

13、實現(xiàn)0360的角度測量范圍,1的測量精度,最高轉速為10rpm 。假設回轉軸轉動了5,相連的WR50則反轉5,相對于SJ6000角度測量而言并未產(chǎn)生角度偏轉,基于該原理即可實現(xiàn)回轉軸0360的高精度測量。回轉軸測量軟件會將WR50的角度值和SJ6000角度值合并進行計算,作為回轉軸實際轉動的角度值。 自動精密轉臺回轉軸測量配置及使用方法回轉軸測量配置主要由SJ6000主機、角度鏡組、WR50自動精密轉臺、SJ6000靜態(tài)測量軟件等組件構成。 回轉軸測量示意圖3.動態(tài)測量3.1.動態(tài)測量概述SJ6000動態(tài)測量軟件搭配線性鏡組、角度鏡組或直線度鏡組可以進行相應的線性、角度或直線度的動態(tài)測量與性能

14、檢測。動態(tài)測量包括基于時間的動態(tài)測量和基于距離的動態(tài)測量,SJ6000動態(tài)測量軟件可對動態(tài)測量數(shù)據(jù)進行位移分析、速度分析、加速度分析、振幅與頻率分析等。 位移-時間曲線 速度-時間曲線 加速度-時間曲線 振幅-頻率曲線3.2.動態(tài)測量應用基于時間的動態(tài)測量機器運動控制性能評價:運動控制器PID控制參數(shù)測試與設置高速運動后機器的穩(wěn)定性測試與評價高性能運動控制器的微小步幅的測試振動監(jiān)視掃描應用:用于定位精度不重要,但恒速對實現(xiàn)高質量成像非常關鍵的場合機床應用:典型應用包括要求刀具慢速、平穩(wěn)輪廓運動的高質量表面精加工振動頻率分析被測對象的振動頻率分析FFT快速傅立葉變換分析基于距離的動態(tài)測量基于距離

15、的動態(tài)測量,SJ6000激光干涉儀系統(tǒng)將沿著軸線“飛行”測量,即運動軸在不停頓的情況下以用戶指定的間隔進行數(shù)據(jù)采集。提供脈沖觸發(fā)方式采集CT70正交觸發(fā)盒可監(jiān)控光柵、編碼器、控制器等信號,配合SJ6000激光干涉儀,可實現(xiàn)脈沖觸發(fā)啟動采集和連續(xù)脈沖觸發(fā)采集。適用于運動軸在不停頓的情況下,觸發(fā)激光干涉儀按照指定的間隔位置進行數(shù)據(jù)采集。 CT70正交觸發(fā)盒4.產(chǎn)品功能特點精度高SJ6000激光干涉儀以干涉技術為核心,其光波可直接對米進行定義。采用激光雙縱模熱穩(wěn)頻技術,可實現(xiàn)高精度、抗干擾能力強、長期穩(wěn)定性好的激光頻率輸出;采用高精度環(huán)境補償模塊,可實現(xiàn)激光波長和材料的自動補償;干涉鏡與主機分離設計

16、,避免干涉鏡受熱影響,保證干涉光路穩(wěn)定可靠。功能廣可實現(xiàn)線性、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度、回轉軸等幾何參量的高精密測量;可檢測數(shù)控機床、三坐標測量機等精密運動設備其導軌的線性定位精度、重復定位精度等,以及導軌的俯仰角、扭擺角、直線度、垂直度等;可實現(xiàn)對機床回轉軸的測量與校準;可根據(jù)用戶設定的補償方式自動生成誤差補償表,為設備誤差修正提供依據(jù);具有動態(tài)測量與分析功能,包括位移分析、速度分析、加速度分析、振幅和頻率分析等,可進行振動分析、絲桿導軌的動態(tài)特性分析、驅動系統(tǒng)的響應特性分析等;支持手動或自動進行環(huán)境補償。軟件強友好的人機界面;豐富的應用功能模塊;向導式的操作流程;簡潔化的記錄管

17、理;支持中文、英文和俄文界面;支持企業(yè)專屬模板定制。標準多內(nèi)置13份標準,包含GB、ISO、英標、美標、德標、日標等國內(nèi)外通用標準。可依據(jù)各種不同的機床標準分析處理數(shù)據(jù),并可打印相應的曲線圖和數(shù)據(jù)報告。序號標準號標準名稱1 GB/T 17421.2-2000 中國國家標準2 GB 10931-1989 中國國家標準3 ISO 230-2-1997 1997版國際標準4 ISO 230-2-2006 2006版國際標準5 ISO 230-2-2014 2014版國際標準6 ASME B5.54-2005 美國國家標準7 ASME B89.1.12M-1990 美國機械工程師協(xié)會標準8 NMTBA

18、-1997 美國機床協(xié)會標準9 BS 3800-2-1991 英國機床標準10 BS 4656-16-1985 英國機床標準11 JIS B6330 日本國家標準12 VDI 3441 德國機床標準13 JJG 117-2005 平板檢定規(guī)程5.技術指標主機穩(wěn)頻精度:0.05ppm動態(tài)采集頻率:50 kHz預熱時間:6分鐘工作溫度范圍:(040存儲溫度范圍:(-2070環(huán)境濕度:(095%RH環(huán)境補償單元空氣溫度傳感器:0.1(040,分辨力0.01材料溫度傳感器:0.1(055,分辨力0.01空氣濕度傳感器:5%RH (095%RH大氣壓力傳感器:0.1kPa (65115kPa線性測量測量

19、距離:(080m (無需遠距離線性附件測量精度:0.5ppm (040測量分辨力:1nm測量最大速度:4m/s角度測量軸向量程:(015m測量范圍:10測量精度:(0.02%R+0.1+0.024M (R為顯示值,單位:;M為測量距離,單位:m 測量分辨力:0.1平面度測量軸向量程:(015m測量范圍:1.5mm測量精度:(0.2%R+0.02M2m (R為顯示值,單位:m;M為測量距離,單位:m基板尺寸:180mm可調,360mm可調測量分辨力:0.1m直線度測量軸向量程測量范圍測量精度分辨力短距離(0.14.0m 3mm (0.5+0.25%R+0.15M2 m0.01m 長距離(1.02

20、0.0m 3mm (5.0+2.5%R+0.015M2 m0.1m 注:R為顯示值,單位:m;M為測量距離,單位:m垂直度測量軸向量程測量范圍測量精度分辨力短距離(0.13.0m 3/M mm/m (2.5+0.25%R+0.8M m/m0.01m/m 長距離(1.015.0m 3/M mm/m (2.5+2.5%R+0.08M m/m0.01m/m 注:R為垂直度結果;M為測量距離,單位:m自動精密轉臺型號:WR50角度測量范圍:(0360測量精度:1分辨力:0.1最高轉速:10rpm最高跟蹤速度:2rpmSJ6000 激光干涉儀 重量：1.9kg 高度：148mm 直徑：112mm 通信方

21、式：藍牙傳輸 供電方式：鋰電池 正交觸發(fā)盒 信號輸入：差分 TTL(RS422正交編碼信號、10App 微電流信號 輸出形式：10s 脈沖 觸發(fā)延時：0.1s 供電電源：12VDC 尺寸重量與供電 便攜箱尺寸：613mm 460mm 230mm 標準配置重量：18kg 供電電源：(100240VAC 安全要求 激光的安全等級達到 Class I 要求 - 24 - SJ6000 激光干涉儀 6. 配件與證書 配件 序號 1 2 3 名稱 SJ6000 主機 通用三腳架 筆記本電腦 1 臺，配云臺、電源適配器 1 個，配便攜包 1 臺，配測量軟件 環(huán)境補償主機：1 個，內(nèi)置空氣濕度和大氣壓力傳感器 4 環(huán)境補償單元 空氣溫度探頭：1 個，線長 5 米 材料溫度探頭：3 個，線長 5 米 USB 線：2 根 磁性表座：2 個 5 標配附件 安裝柱：4 節(jié) 輔助安裝塊：1 塊 水平儀：1 個 6 7 8 9 10 11 12 13 14 角度鏡組 平面度鏡組 短直線度鏡組 長直線度鏡組 線性附件 線性鏡組 便攜式拉桿箱 線性干涉鏡、線性反射鏡，各 1 個，夾緊孔座 2 個 1 個，外尺寸：613mm 460mm 230mm 三坐標測頭夾具：1 套 輕型線性鏡組：小角錐反射鏡、縮光鏡，各 1