(一)前言
API生產(chǎn)的Radian激光跟蹤儀中包含有一整套完成的激光干涉測(cè)量系統(tǒng)以及高精度的測(cè)角系統(tǒng)。具有測(cè)量范圍大、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)能力強(qiáng)、測(cè)量精度高等特點(diǎn),是現(xiàn)代大型制造業(yè)測(cè)量手段中的一個(gè)重要的組成部分。正是由于Radian激光跟蹤儀中含有激光干涉儀,使得用激光跟蹤儀代
替?zhèn)鹘y(tǒng)的激光干涉儀對(duì)大型機(jī)床的定位精度、重復(fù)定位精度等參數(shù)的測(cè)量成為可能。
激光跟蹤儀除了在單方向測(cè)量時(shí)繼承了激光干涉儀的高精度和穩(wěn)定性,同時(shí)其主動(dòng)瞄準(zhǔn)光學(xué)靶標(biāo)的特性,還解決了傳統(tǒng)激光干涉儀在遠(yuǎn)距離測(cè)量情況下,所面臨的側(cè)向空氣擾動(dòng)引起光路漂移的問題,在遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)更具優(yōu)勢(shì),而且無須嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)光路,效率大大提高。
此外API的主動(dòng)靶標(biāo)ActiveTarget技術(shù)可以在無須人為干預(yù)的下主動(dòng)瞄準(zhǔn)激光方向,用ActiveTarget代替普通靶球測(cè)量,在測(cè)量過程中,無論激光方向如何變化,靶標(biāo)始終對(duì)準(zhǔn)激光跟蹤儀主機(jī),減少了人為調(diào)整靶球方向造成的誤差。
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API提供業(yè)內(nèi)唯一的測(cè)量解決方案,可以將任意一臺(tái)激光跟蹤儀模擬成一個(gè)三維激光干涉儀,擁有激光干涉儀的全部測(cè)量功能,包括按照各種測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)機(jī)床定位精度、導(dǎo)軌直線度進(jìn)行檢測(cè)和結(jié)果分析,如果配合API的六維激光跟蹤儀,還能夠?qū)崿F(xiàn)俯仰、偏擺、滾動(dòng)角等三個(gè)角度自由度的測(cè)量,而且所有參數(shù)的測(cè)量可以在一次機(jī)床行程中同時(shí)完成,無須更換光學(xué)組件或重新運(yùn)行機(jī)床程序,甚至不需要嚴(yán)格的對(duì)光,只需將激光跟蹤儀擺放在機(jī)床運(yùn)行方向的起始位置即可,測(cè)量定位精度的誤差小于0.5微米/米。
(二)用API激光跟蹤儀測(cè)量機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度
將激光跟蹤儀放在機(jī)床的一頭與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向保持一致,利用跟蹤儀中自帶的激光干涉儀系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量,配合API公司專門為了這一應(yīng)用特殊研發(fā)的軟件,循環(huán)踩點(diǎn)對(duì)機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度進(jìn)行評(píng)估。
根據(jù)測(cè)量定位精度的結(jié)果,軟件可以按照各種機(jī)床控制器的要求生成誤差補(bǔ)償表,用戶將補(bǔ)償表輸入到機(jī)床控制其中,以改善機(jī)床的運(yùn)行精度。
(三)用API激光跟蹤儀測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌直線度
激光跟蹤儀可以在測(cè)量定位精度的同時(shí),也得到機(jī)床運(yùn)行的直線度誤差,包括垂直方向和水平方向,滿足大部分大型機(jī)床的要求。此外,由于采用直接讀取直線度方向上的線性偏差值,其實(shí)際測(cè)量效果大大優(yōu)于傳統(tǒng)激光干涉儀或自準(zhǔn)直儀采用角度值繪制折線圖的方法計(jì)算得到的直線度,更符合測(cè)量原理和實(shí)際應(yīng)用情況 ,效率也大大提高。
(四)API激光跟蹤儀測(cè)量機(jī)床線性軸之間垂直度
激光跟蹤儀可以很方便的測(cè)量出機(jī)床線性軸運(yùn)行方向間的垂直度誤差,只需將靶球安放在機(jī)床主軸上,讓其沿著各個(gè)線性軸的方向運(yùn)動(dòng),并按照一定步距停留,記錄下每次停留的靶球坐標(biāo),最后可以擬合計(jì)算得到每個(gè)線性軸的運(yùn)動(dòng)方向的軌跡直線,通過分析這些直線之間的夾角和在坐標(biāo)系中位置關(guān)系,可以了解機(jī)床的空間變形情況,作出正確的調(diào)整。以下是用API激光跟蹤儀獲得的一臺(tái)龍門式機(jī)床的各軸幾何誤差模型。該機(jī)床包括X軸、Y軸、Z軸以及X的輔助W軸
(五)API激光跟蹤儀測(cè)量機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸角度精度
對(duì)于大型回轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角精度測(cè)量,API激光跟蹤儀同樣有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),眾所周知,當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)半徑超過一定尺寸,用傳統(tǒng)的多面棱體/分度臺(tái)加準(zhǔn)直儀/干涉儀的組合測(cè)量法實(shí)施起來會(huì)有相當(dāng)困難,光路調(diào)整變得異常復(fù)雜,且調(diào)整精度難以保證,但是如果使用API的激光跟蹤儀,只需要在轉(zhuǎn)臺(tái)圓周上固定一個(gè)靶球,讓靶球隨著轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到不同方位,可以方便快捷的測(cè)出旋轉(zhuǎn)角度,而且精度完全能夠保證。
(六)API激光跟蹤儀實(shí)現(xiàn)球桿儀的測(cè)量功能
將跟蹤儀靶標(biāo)固定在機(jī)床主軸上,代替球桿儀,可以完全實(shí)現(xiàn)球桿儀的測(cè)量功能。其踩點(diǎn)軌跡模擬球桿儀運(yùn)動(dòng),如果機(jī)床比較大的話,用傳統(tǒng)的球桿儀進(jìn)行測(cè)量必須增加接長桿,接長桿的使用勢(shì)必會(huì)降低球桿儀的精度。運(yùn)用激光跟蹤儀來代替球桿儀就避免了這一問題,使得測(cè)量精度得到了保障。
綜上所述,使用激光跟蹤儀來代替球桿儀實(shí)現(xiàn)機(jī)床的測(cè)量是一種切實(shí)可行的方法,這種方法已在國家計(jì)量機(jī)構(gòu)得到了驗(yàn)證。
同時(shí)API公司還可以利用激光跟蹤儀實(shí)現(xiàn)機(jī)床6維空間精度的補(bǔ)償,這就是我們常說VEC測(cè)量技術(shù)。