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如何用激光跟蹤儀檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)床
閱讀：1726 發(fā)布時(shí)間：2019-4-16
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。
API提供業(yè)內(nèi)**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。
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
定位精度是表明數(shù)控機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部位在數(shù)控裝置控制下運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置精度。重復(fù)定位精度是指在數(shù)控機(jī)床上反復(fù)運(yùn)行同一程序代碼所得到的位置精度的一致程度。數(shù)控機(jī)床加工工件是在數(shù)控系統(tǒng)的控制下完成的，各運(yùn)動(dòng)部件在 控制下所能達(dá)到的精度，直接反映了加工零件所能達(dá)到的精度，并且根據(jù)實(shí)測(cè)的定位精度數(shù)值，可以判斷出機(jī)床自動(dòng)加工過程中能達(dá)到的*好的工件加工精度。通常數(shù)控機(jī)床的定位精度由數(shù)控系統(tǒng)和制造商在生產(chǎn)制造過程以及機(jī)床安裝過程中予以保證，但數(shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度會(huì)隨著機(jī)床的使用而發(fā)生較大變化，因此在機(jī)床使用過程中，需要定期或在有必要的時(shí)候?qū)Χㄎ痪群椭貜?fù)定位精度進(jìn)行檢驗(yàn)。
目前大多數(shù)控機(jī)床使用激光干涉儀對(duì)其進(jìn)行定期的檢測(cè)，以及做必要的精度補(bǔ)償。但是對(duì)于大型數(shù)控機(jī)床來講，用激光干涉儀測(cè)量較為困難，所用時(shí)間較長，由于測(cè)量期間溫度的變化對(duì)測(cè)量精度的影響較大，所以希望在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成會(huì)是比較理想。
API推薦用激光跟蹤儀來完成這一工作。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。 地實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)激光干涉儀所完成的所有任務(wù)。
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。
用這種方法測(cè)量大型機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，用時(shí)短，測(cè)量精度高，為工廠減少大量的測(cè)量停機(jī)時(shí)間，降低成本。
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。
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)，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
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)，*，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，而且精度完夠保證。
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*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)。
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。
API提供業(yè)內(nèi)**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。
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
定位精度是表明數(shù)控機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部位在數(shù)控裝置控制下運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置精度。重復(fù)定位精度是指在數(shù)控機(jī)床上反復(fù)運(yùn)行同一程序代碼所得到的位置精度的一致程度。數(shù)控機(jī)床加工工件是在數(shù)控系統(tǒng)的控制下完成的，各運(yùn)動(dòng)部件在 控制下所能達(dá)到的精度，直接反映了加工零件所能達(dá)到的精度，并且根據(jù)實(shí)測(cè)的定位精度數(shù)值，可以判斷出機(jī)床自動(dòng)加工過程中能達(dá)到的*好的工件加工精度。通常數(shù)控機(jī)床的定位精度由數(shù)控系統(tǒng)和制造商在生產(chǎn)制造過程以及機(jī)床安裝過程中予以保證，但數(shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度會(huì)隨著機(jī)床的使用而發(fā)生較大變化，因此在機(jī)床使用過程中，需要定期或在有必要的時(shí)候?qū)Χㄎ痪群椭貜?fù)定位精度進(jìn)行檢驗(yàn)。
目前大多數(shù)控機(jī)床使用激光干涉儀對(duì)其進(jìn)行定期的檢測(cè)，以及做必要的精度補(bǔ)償。但是對(duì)于大型數(shù)控機(jī)床來講，用激光干涉儀測(cè)量較為困難，所用時(shí)間較長，由于測(cè)量期間溫度的變化對(duì)測(cè)量精度的影響較大，所以希望在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成會(huì)是比較理想。
API推薦用激光跟蹤儀來完成這一工作。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。 地實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)激光干涉儀所完成的所有任務(wù)。
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。
用這種方法測(cè)量大型機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，用時(shí)短，測(cè)量精度高，為工廠減少大量的測(cè)量停機(jī)時(shí)間，降低成本。
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。
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)，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
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)，*，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，而且精度完夠保證。
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*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)。