XL80雷射操作手冊

1、雷射干涉儀操作手冊明江貿易股份有限公司編制手冊內容一. RENISHAW公司簡介1二. 雷射干涉儀原理2波的速度3(2) 干涉量測原理3(3) 雷射干涉儀4(4) 雷射干涉儀一般量測項目 4三. 注意事項5四. 雷射干涉儀防止誤差及保養(yǎng) 5(1) 雷射干涉儀防止誤差 5(2) 雷射干涉儀保養(yǎng)方法 6五. 安全及注意事項 6六. 雷射光原理及特性 7七. 雷射硬件介紹8八. 雷射架設流程圖 15九. 定位量測原理及操作 16(1) 線性定位量測原理 16(2) 量測方式仃十.雷射易發(fā)生之人為架設誤差 20(1) 死徑誤差 20(2) 余弦誤差 21(3) 阿倍平移誤差 21十一 雷射操作之步驟

2、22(1) 軟件安裝之步驟 22(2) 執(zhí)行量測軟件22(3) 定位量測硬件架設之操作 23(4) 鏡組架設前之注意事項24(5) 鏡組架設之步驟24十二.定位量測之程序范例 29十三定位量測之軟件操作步驟 30熱漂移量測38快速功能鍵44十四.動態(tài)軟件量測之操作 45(1) 動態(tài)量測硬件之架設 45(2) 執(zhí)行量測之軟件46(3) 位移與時間 48(4) 速度與時間49(5) 加速度與時間 50十五.角度量設之操作 52(1) 注意事項52(2) 鏡組架設的種類 53(3) 鏡組架測之步驟54(4) 角度量測之軟件操作步驟5720113567731十六.RX10旋轉軸之量測 62(1) 說明

3、62(2) 硬件配件之介紹62(3) 硬件操作之步驟64(4) 軟件操作之步驟67十七直度量測之操作75(1) 直度之分類 75(2) 直度量測之硬件架設 75(3) 鏡組架設之步驟75(4) 直度軟件之操作步驟 80十八.Z軸直度鏡組織架設方法 85十九垂直度量測之操作 89(1) 垂直度鏡組架設之步驟 89(2) 軟件操作之步驟 95二十平面度量測之原理與操作 101(1) 硬設備101(2) 操作之原理 102(3) 鏡組架設之步驟 102(4) 軟件操作之步驟 110RENISHAW 公司簡介RENISHAW為一冢英國公司產品營銷全世界，主要產品有三次元量床之測頭、測 針、BALLBA

4、R循圓測試儀、雷射干涉儀？?等等及產品經NPL(英國國家 標準)認證為ISO 9001之合格廠商RENISHAW公司為機器設備制造商提供量測檢驗系統(tǒng)的儀器，提供各種用于機器 精度檢定的量測設備進而改善機器的精度RENISHAW XL80高性能雷射干涉儀是機床、三次元坐標量床及其它定位裝置 精度校準用的高性能儀器，由于最新電子技術的應用，使其雷射波長非常穩(wěn)定并保 持了低成本高效率的工作流程RENISHAW產品介紹：雷射干涉儀量測系統(tǒng)循圓測試儀器(BALLBAR)量測系統(tǒng)三次元測頭測針系列黏貼式光學尺系列雷射干涉儀量測原理MICHELSON E0干涉原理兩個頻率振幅波長相同的雷射光波因相位變化而發(fā)

5、生不同程度的干涉a. 相長干涉（建設性干涉）b. 相消干涉（破壞性干涉）相消干涉21波的速度V = f 入若 f,入 con st 則 V const點I畐鑑轟勰箱體薩n個整數叭收 點按收點2干涉量測原理線性干涉儀量測路徑卜iQf四 fowfiQwsttaiHiiaildifiil 0 Q HicmwiTI4廬lnjiP：WMwnil!卜X心3 t X嶺八咤花二 L _ .DccTir*fcCTiilUseti f 335s.功St袁器5t疣它ej_l 目 悟主忘世81百啟得創(chuàng)云1 ECEKil1 KE（圖一）（圖二）（三）定位量測系統(tǒng)架設操作：步驟一：將所有硬件依圖所示，完成接線及架設綜性干

6、涉犠線性反肘銳竜慮裝豊XL80胡肘氮溫呈測頭穆葩右向三擱架光學鏡組安裝配件KCGO補價單元鏡組架設前之注意事項(1) 先空跑預量測軸的行程，確實了解機床起點與終點，再架設鏡組(2) 減低死徑誤差，干涉鏡與反射鏡架設越近越好(3) 干-反鏡組需架于機臺的床臺與主軸上，因其是相對移動物體(4) 對焦時避免反射回來的雷射光打在雷射光射出口處(5) 對焦時近端調平移、遠程調角度步驟二：鏡組架設之步驟(1) 干涉鏡需置于雷射頭與反射鏡之間，而當中有一塊反射鏡是鎖 在干涉鏡上(如圖一所示)側視圖XL80雷身寸頭fi n線性反射羈線量測光束線性干f琢鏡線性反射鏡圖一(2) 注意干涉鏡上所畫的箭頭，必須兩個箭

7、頭分別指向兩個反射鏡 上(如圖二所示)側視闔線性反射鏡線性分光鏈XL80W射頭雷射光東的另齊入口線性干渉儀行程軸糸臬糸泉阻反射鑽圖二(3)水平軸向量測鏡組架設XL80雷射頭線性干涉儀量測反肘鏡(4)垂直軸向量測鏡組架設行程軸線基準反身寸鑽XL80雷射頭線性干涉It(5) 斜背式車床量測鏡組架設旋轉鏡圖1 旋轉鏡旋轉鏡可以與線性、角度或真直度光學鏡組結合使用，量測機器的對角線或傾斜 軸線。它可以安裝在光學鏡組上，使設定快速、簡便。旋轉鏡用于使激光光束在垂直面上偏轉0至135度。它的主要應用是量測或校準斜床式車床或機器對角線。以下兩個圖顯示在斜床式車床上使用旋轉鏡進行線性量測的方法。圖2顯示的配置

8、用于軸線與水平面的夾角大于45度的量測。旋轉鏡與斜軸之間的準直誤差應調整在士 2度以內。可以使用量角器量測行程的斜角，并設定旋轉鏡與該斜角 平行。圖2 -斜軸與水平面的夾角大于 45度時使用的旋轉鏡圖3所示的配置用于X軸與水平面的夾角小于 45度的車床。制複圖葆性干涉儺ML10燔射圖3 -斜軸與水平面的夾角小于 45度時使用的旋轉鏡步驟三：鏡組調整(1)將雷射光射出口轉至對焦用小孔射出口位置(如下圖)當反射鏡及干涉鏡皆準備好后，將要量測的軸回歸原點(起點)或移 動到與原點相反的極限位置(終點)(3) 將干涉鏡及反射鏡架到量測軸及另一輔助軸上(4) 盡量將干涉鏡及反射鏡之間的距離縮小，越靠近越好

9、(避免死徑誤 差,如下圖)俯視圖基準反射麹線性干涉儀XL80雷射頭量測反射饋苔韻面應平彳亍(5) 兩鏡組靠近時可直接移動反射鏡組使光點重迭，再利用腳架上升，平移機 構將重迭光點移到接收孔，此時檢查計算機里接收光線的強度(6) 將反射鏡移動至量測距離的極限，將偏離標靶白點的激光束，用上下左右 角度調整調到白點上(如下圖)(7) 將反射鏡標靶取下檢視反射回來之光點的重迭度，若光點不重迭，在近端 不重迭時是兩鏡組上下或左右沒有在相同之位置高，必須調整分光鏡或 反射鏡使之重迭，在遠程不重迭時是因有角度偏差，必須調整雷射頭的偏 擺及傾斜角度使光點重迭(如下圖)(8) 將重迭的光點利用腳架平移或上下調整，

10、使光點落在雷射頭對焦孔上、 / - 、(9) 將雷射頭對焦孔轉至接收孔位置上(如下圖)，檢視光線的強度(10) 將反射鏡移到近端的位置，檢視光線強度和遠程的光線強度一樣即可(11) 需注意光線強度超過50%即可量測，但近距離與遠距離時光線強度需 相同才可做量測25 次）25 次）20 次）控制器程序范例X 軸方向（例如 X 軸行程總共 主程序 0001O0001；G91G28X0.；M98P0250002；G01X -3.F500.；X3.；M98P0250003；M30；Y 軸方向（例如 Y 軸行程總共 主程序 0001O0001；G91G28Y0.；M98P0250002；G01Y-3.F

11、500.；Y3.；M98P0250003；M30；Z 軸方向（例如 Z 軸行程總共 主程序 0001O0001；G91G28Z0.；M98P0200002；G01Z-3.F500.；Z3.；M98P0200003；M30；500mm ，每 20mm 取一點，共 子程序 0002（雷射去的行程） O0002；G91G01X-20.F5000.；G04X3.；M99；子程序 0003（雷射回的行程） O0003；G91G01X20.F5000.；G04X3.；M99；500mm ，每 20mm 取一點，共 子程序 0002（雷射去的行程） O0002；G91G01Y-20.F5000.；G04X3

12、.；M99；子程序 0003（雷射回的行程） O0003；G91G01Y20.F5000.；G04X3.；M99；400mm，每20mm取一點，共子程序 0002（雷射去的行程） O0002；G91G01Z-20.F5000.；G04X3.；M99；子程序 0003（雷射回的行程）O0003；G91G01Z20.F5000.；G04X3.；M99；（四）進入定位量測軟件（1）由開始工具列中選擇 Renishaw LaserXL進入（如圖一所示）點選欲執(zhí)行之軟件：線性測長（定位量測）（如圖二所示）Adober RBidBrV.OnReraaluiv LiaexSILCHF Kiln inn if

13、lnhTQAsas CbusM id乍己AU3Uiit7kUSB2.0 比 Cscisra卜冊睡匪握式卜O檔軒.Adale Eea:tr70盤端怖助| Wjoili5*ia 5l$dba|四 RHJT陽N 師 ERhaf囪 PC-DMKSni-IIQ Soartijf PowtiQwsttaiHiiailditEl 0 畫 HiqiD!atfEkvalap：NMwnYh 卜（圖一）（圖二）（3）點選線性測長，進入定位量測軟件窗口（如圖三所示）圖三工具列隹同說明f分析k另存新檔A*開始 取平均開關轉換 顧示解析度 更換誤差單位 更換顯示單位 設定預設値 設定基準 轉換正負方向 開啓舊檔 .目動設

14、定模式o O47(4) 點選檔案，開新文件選擇欲設定模式：自動設定模式 手動設定模式 隨機設定模式選擇:自動設定模式或按工具列中方塊CD関啓舊檔IJTi ri1醴揺設定棋式 手動證定損云，輸入目標設定：如下圖(5)選擇確定后，自動講入目標設定Data Cap tune Setup 12 5|按ISO標準產主目標13第一定位點廠一最終定位點間距値 目標値些cl第一定位黠:測量之起點 最終定位點;測量之最終點 間距値:每定位點之距離刀興點最後位3目標値:總行程之目標値檢視目標設定誤差帶微米:設定誤差公差帶(7)完成后按丨二|輸入數據標題_定位方式:直進式朝聖式鐘擺式量測次數:所要量測的次數選擇方向

15、:雙向(抓取去程跟回程之歎據) 軍向(只抓取去程之數據)Test Information(8)按二_后進入自動數據抓取設定Dala Csphue Setup 1 2 3自動抓取:直莖/無效自動抓取 丿抓取方式抓取方式:位置/定位最小停止周期2W二讀數稽定性 公差窗口一越程量大/卜趣程行勤取悄I秒0.001 二毫米4,HKxtTKJj(JU4 l.fi:LuerlUEl%-跆出驕芳厳嫁(JU4 l.rtll豈獰圍羽嫌檢分護二具配酎就眾妥駅川啟|目庵I厘 陌|%|l|KKhl劃卜jg 2005J離：T下圖為進入分析系統(tǒng)畫面中的快速工具列59故大倍率比例單位 顯示各量測値 車一闔形繪圄複製列印 開瞽

16、舊檔分析(2)選取分析規(guī)范ISO 230-2 1597 AnsdystsTlot ISO 230-2 1597 State Table ISO 230-2 1597 Triplet Plat GE/T 17421 AnalyasFlot GEM 17421 State Table GE/T 1721 Triplet Plot ISO 250-2 Wysh Plat ISO 30-2 沁誠:al Tatle BS 3800 ReverssLl frijLfrt BS SOO AccuiacyBS 3800 StetstijGftl Table BS 4656 Reversal ttirlet B

17、S 詢656 AccuracyBS 4656 Stetcal Tble NHTEZ (Offsel)NW TEA Sfetial Ubte WTEA (SWard) ASME E09.1 臨 MASME B89.1.12MSfefeTAblfi ASME B5.54 Analysis Plot 朋MEE554 帥血3Wble YDI2617VEI2517 Template VDI2617Shtiffticil TableGB 10931-89 Staite TatleE6O-M9E6U-099 StstisUcal PiwtRenishaw AmdyasRewhaw EtatisliceLl

18、TableTrend Anfllysis Ploi列印康嫦勢蘑 選揮數慷繪圖 抓取數搏區(qū)1表 誤差補情凰表 列E|環(huán)境皺鶴左HS分析系統(tǒng)內RENISHAW 原廠依照各國分析規(guī)範所設定 之分栃方法包RENISHAWIM 廠分析規(guī)範雷射誤差補償圖表之范例 下圖為VDI 3441之分析規(guī)范，此規(guī)范為德國針對機床的運行和疋位精度校正的基 本原理，為目前工具機產業(yè)常用之規(guī)范(僅供參考)VDI 3441Error Comp ExampleVDI 3441 -線性Machi ne: Li near Exampl eAxi s: XSeri al No: 15345/Li nLocat i on: M dDa

19、t e: 09: 00 Sep 2 97U平均 ：By: R. T. S.Ps平均：目標(毫米)反向誤差U ma 4. 860Posi t i on定位精度P:18.5132. 040重覆精度Ps m12.0 077. 132位置偏差Pa:11.0 80U:反轉背隙(reversal error)通稱背隙Ps:定位散布度(positional scatter)表示沿測試軸各個位置隨意的偏差對定位誤差之 影響，可能被視同方向重復性之測試P:定位不確定度(positional uncertainty),沿測試軸之總偏差由定位偏差值，反轉誤差 和在每一標的點定位散布度計算得來Pa定位偏差(posit

20、ional deviation)沿測試軸各量測點間平均定位誤差之最大差異雷射誤差補償圖表操作之流程與范例1點選分析殳點選誤差補憤圖表N圈表類型選援棕合顛璽4補價類別走減値程式否寫G91時，請選援此項目） 絕對值蛋式書宮越時賽選搓此項左正負第轉向（4“尬正負方向的轉撤依桂制器而企 有報差值與補價値二懈値!1正財刪撫旳鶴差値dftWii加000嗎僖起點|0.0000罐勰點輦米剛曲0灣製iwasISO230-2 醐 Aj呃lfctISO KM妙沁嗣 ISO 囚鬥 1597 TnpietFLot Wl 17googoooooogoooog豐甫f貪毆-渲1微來）*ISIS（六）熱漂移下圖為量測熱漂移之最

21、典型的圖形（鋸齒狀），以時間取點，每趟來回為5分鐘, 所以前5分鐘其誤差值比較大13回蘭移繪出隋冇播旣DEAim規(guī)皇外至室內aRTL馬旦思対第一趟 姿旳米 、 爲玄理的箕二趟誤羞謔從2.7御來 開始-I1痢試地貂：口期 14:14D5 20DJ齒卑心仙迢紅空:凡圭空內癒e老I上圖量測是以設定點數用時間抓取(共500點每2秒抓一點)，其方法如下:(1)選擇目標點t手動設定模式t設定定位目標數t編輯目標值t 設定抓取數據啟動-自動數據抓取設定-開始量測目標點弧取資料縫梯設走慌式T配置乘就資料桶目錄(七) 數據打印(1)按檔案選擇打印機設定打印機設定中選擇所安裝的打印機(3)按打印印出所選擇的數據或

22、按工具列中方塊t檔案編鶴 圖形 檢視 令析 工具配冒系縣 視窗 說明匚竝01 WCld-Shift-P 1列表機設定CU1-T福案屬性Cid-EiiteT退出Chi-5(八) 其它功能設定說明(1)配置系統(tǒng)說明 資料福吞痢 設定資料儲存位置環(huán)境設定 量測輩位 角度傑般 工具刊 裝置選|睪 介Wtit 呼叫酉逼檔 儒存酉匱萌 語殺選揮氣壓，溫度及膨脹係數之單位設定膨張系數(ppnoCi 1(11.70膨脹系數單隹ppm/oCT大氣壓單位mbsrw空氣溫度單位攝氏材料溫度單位攝氏V確定角度係數角度量測鏡組識定用公英制切換忌小數點f曼保留位數設定介面位址|選 mL80&XC8gg：（連線完成後軟體會

23、目動搜尋序號）裝置選擇選擇所連接的硬體設備呼叫配置檔呼叫軟體所有的設定儲存配置檔齡軟體所肓的設定語系切換中英文切換警告信號及消除量測單位測量棋式A: XL80 NOT RESPONDING雷射無反應，表示電源無送入檢查雷射ON/OFF及不斷電器之ON/OFF及最初之外接電源插座ON/OFF是否在開的位置B： SIGNAL LOW 雷射光線訊號太低 表示對焦動作沒做好1 重新做對焦動作2請無相關人員離開C： HEATER FULL ON 雷射加熱器正在運作 表示目前無法做量測 ,等待十分鐘再看其是否消失恢復正常D： BEAM OBSTRUCTED 雷射光線被阻隔 表示曾被遮到或主軸頭滴油及工作臺

24、附近之無塵紙,報紙等飄起遮住光線1 請無關人員離開2將主軸附近漏油擦干凈3清除工作臺附近之報紙及無塵紙4 按歸零鍵消除AlarmE： XL80 NOT ON 但( I )為綠燈 雷射機不正常 表示計算機連接信號有問題1 將雷射頭隔10秒后再啟動2離開本系統(tǒng)再重新啟動3檢查與雷射頭相關之信號線4 若仍無法消除，則請與RENISHAW公司技術人員聯絡F： XC80 FAUL 環(huán)境補償裝置失效 檢查 USB 連結是否正常G: HIGH SPEED ERROR高速度誤差表示雷射在擷取數據時，鏡頭移動太快或光線瞬間被擋到MOVE OVERRUN過行程移動鏡頭移動距離須超過OVERRUN設定，檢查程序是否

25、有消除背隙H : PREHEAT雷射正在預熱中表示剛開機之狀態(tài)，大約6分鐘左右可恢復正常，與C之不同為量測 中可能出現但仍可執(zhí)行量測動作（不過不見得準確），歸零消除再等待 10分鐘,若仍無法消除，將雷射OFF后再ONI : LASER UNSTABLE雷射光線未達穩(wěn)定狀態(tài)此時光線忽有忽無，待6分鐘左右雷射之LED指示燈由紅轉黃并 變綠燈時，即自動消除1 經6分鐘左右若無消除，以歸零強制消除，若長期處于黃燈，請檢 查電源線是否正常，再啟動2檢查雷射反射之光點是否打在雷射光出口處快速功能鍵鍵盤按Ctrl+H會出現1干涉儀控制鍵，如圖一所示鍵盤按Shift - Ctrl不要放接著按U+H會出現2用戶

26、附加控制鍵，如圖二所示1干樓儀控制餐Ctrll短時匱平均值Orl2S時間平坷值0:1 A平均狀態(tài)0忒用閔G:消除MLO#読QriD:儲零制E;更換課差重位CtrlG-符祈軸擄飼P;設定預設值OrlR:S析度（小數靠位數）61$ :略D兀如U:更換購示童位兇V錯誤前區(qū)後一憎有效值 QrlW :再融勒如kdlrnodulEs） %卜；卄號更摂rlX回到RGS主目錄2用戶附加控制鍵CHShif-n-b 更新號信磁度 Ctrl-Shif-v-e -更新狀態(tài)顔示 重整時輛擔預熱C址*hifmi -顯示戟4枇瓦本資料Cirl-Shif-n-r -重整 raOUMLlO 訓-顯污皈本OrLEhigK - s

27、howdidtadmeier（圖二）（圖一）44動態(tài)軟件量測操作（一）動態(tài)量測系統(tǒng)硬件架設：將所有硬件依圖所示，完成接線及架設（鏡組架設方式請參考定位量測操作）綠性干涉犠葆性反射軌注：1. 若機臺無移動時，則可量測機臺震動2. 當機臺移動時，則進行機臺動態(tài)量測（距離/速度/加速度）（一）執(zhí)行量測軟件（1）由開始工具列中選擇Renishaw LaserXL80進入（圖一）（2）點選欲執(zhí)行之軟件：動態(tài)軟件ErCcjihiMiinacfi WonlAdjcjlc Healer 7.C棣性測長目畑心血7u DlurtdotJiI日 USB20PC Cumm.二時厘鹿41程式口啓動二|碓樂塩Xdoie

28、Reaier ? 0V MSh Exjlonr% WmlovsHeserur己 F.ENI3HaBev10jKiNetKiA（圖一）（圖二）進入軟件點選檔案，開新檔選擇設定或按工具列上方塊IRenishow LserXL Caphrre檔案織取脊料工耳配置系統(tǒng)視窗説明|新檔H證定0虧$ 0國|關営舊檔 另存新檔 屬性 丁 I(4)進入抓取數據啟動50.0 kHz -10 H&25庇50 Hi100 Hi250 Hz500 Hzl.OkHs23 kHs5.0 kHs10.0 ffiz25.0 鈕50.0 kzHs(5) 選擇取點速率與輸入預觸發(fā)時間及觸發(fā)后時間(6) 完成后按標題輸入數據標題(7

29、) 確定后按下空格鍵觸發(fā)(此時計算機畫面會暫時停止作動，待觸發(fā)時間完成后即會恢復)(8) 數據抓取結束后按完成迪匕出，點選檔案/另存新檔或工具列方塊(9) 設定儲存路徑后，輸入文件名稱：*.rtp(10) 按數據點選分析講入數據分析或按工具列方塊(11) 選擇 Reni shav動態(tài)(*.rtd)Rcnishaw 前態(tài)(*血)Re nidEiv SiMaaRenishavRcniaitev取點連率可由lCHz50.0Ktlz 所選揮的HM直越高則所觸發(fā) 之點數就越多(12) 選擇分析形式1選擇位移與時間之變化裁斬工貝配匿系貌襯爵 7位*g-時普速廝時間加速度-時閭誤差-儻穆怏速傅立棄分析(?F

30、T)FFT Analysis (Flat vruulovz)FFI 息nejy曲(FaiseQFFT 恵應l昨(Welch)FPT AnfilysLs (M&jmii訥皐找新分折畝法檢移-琲周：ex move rtdla)la14012)m在0.4秒之位置開始移動 至3.5秒盅位置停止 位移210mni11.S!2,$k54 TiJr5Wi 5MachinMyc centre1Serial BMa-Q3jnqPate-15-12 Dec 12 JP1Or an tUlis YLow尋 11殛亂id -耳 ilXlBF i Icname e Ajaov t f td Zapture iatf 100 Sz-MiJLat t i-Eae Min1ve*at tijne TRFJ4J3- 3 8PQ0-O 3 52 0 MOO量測機器動態(tài)定位位移之變化，上圖范例在0.4秒時雷射偵測到機器開始移動 于3.5秒移到定位點210mm之位置的變化2選擇