API公司激光干涉仪介绍资料

美国自动精密工程公司（API）公司简介¾1987年创建.快速成长¾雇员:约500人¾专业计量仪器.¾现代计量技术的发明人，如:激光跟踪仪、激光干涉仪、角摆检测仪等¾ASMEB5.54(美国机械工程协会)会员;B89.4.19美国测量系统标委会)的成员¾经A2LA(美国实验室国家认可委员会)认证授权的检定实验室,产品无须第三方检定¾全球性的公司:在欧洲、亚洲和北美都有销售&服务机构和公司¾中国:5个代表处2个公司:爱佩仪自动精密仪器科技(上海)有限公司爱佩仪中测(成都)精密仪器有限公司美国API公司总部美国,马里兰州机床主要误差几何误差(21项)线性定位误差直线度误差(XX及YY方向)垂直度偏摆角(A)俯仰角(B)滚动角(C)温升热变性误差操作误差主轴温升导轨温升变性切削热变性刀具安装工件定位切削速度激光干涉仪主轴测量系统机床单一直线轴几何误差(示意)(滚动角)(偏摆角)(俯仰角)直线度误差(XX及YY方向)线性定位误差(定位精度,重复定位精度,反向间隙)API公司XD系列激光干涉仪数控直线轴几何误差(21项/3轴)线性定位误差(定位精度,重复定位精度,反向间隙)直线度误差(XX及YY方向)垂直度偏摆角俯仰角数控转台甚至旋转轴滚动角一维测量系统XD–1D标准型&精密型三维测量系统XD–3D五维测量系统XD–5D标准型&精密型六维测量系统XD–6D标准型&精密型XD系列激光干涉仪线性定位误差直线度误差(XX方向)直线度误差(YY方向)偏摆角滚动角俯仰角影响机床几何误差的因素环境因素:¾环境温度:变化1℃,引起误差:1ppm(1微米/1米长);¾大气压力:变化2.5mmHg,引起误差:1ppm:¾相对湿度:变化50%,引起误差:1ppm;¾材料温度:变化1℃,引起误差:11ppm(钢),23ppm(铝);激光干涉仪测量精度(标准型):¾仪器测量误差:0.5ppm(0.5微米/米)¾激光长期稳频精度:0.05ppm结论:减少机床的受检时间十分重要!!!XD系列激光干涉仪•约在2000年进入中国市场，是后来者•认真研究了前者的优缺点，扬长避短•结合激光干涉技术和光电自准直技术:不仅可用于精度的最终评价,也可用于机床的安装调整设计理念:¾大大提高测量效率,减少机床受检时间¾最高测量精度:0.5ppm(标准型)0.2ppm(精密型)提高实际测量精度¾降低使用难度¾便携性XD系列激光干涉仪特点¾一次安装能测量6项精度指标包括线性定位误差、XX及YY两个方向直线度、偏摆角、俯仰角、滚动角¾把反射镜换成五棱镜既可测量两轴间垂直度¾两点调光线.无需三脚架.测量调整简单快速¾传统激光干涉仪测量20项精度指标(三轴)，约需3天的时间；API干涉仪只约需半天!¾测量直线度/小角度/垂直度/转台时,不怕断光,可当自准直仪用,用于机床装配调试测量机床全部误差所用的时间越短，越能够反映所测机床的真实情况。当用传统干涉仪测量时，因在测量各项指标时更换光学镜调整光路上要浪费大量的时间，难以保证机床检测数据的稳定性和重复再现性XD系列激光干涉仪特点测量原理(五维)干涉仪主机干涉镜干涉仪磁性座干涉仪反射镜俯仰及偏摆角检测模块直线度检测模块干涉仪分光镜XD系列激光干涉仪特点测量原理(六维)+电子水平仪XD系列激光干涉仪特点激光器发热区干涉镜稳定钢珠调节钢珠实际热膨胀方向反射镜绝热层先进的结构设计API公司采用了稳定钢球与绝热层的双重定位设计（如下图），将干涉镜用高绝热层与激光器主机隔开，从而避免了干涉镜受热变形，用稳定钢珠将干涉镜前端的干涉区与下端底盘定位相连，从而使激光管及电路板发热而引起的热膨胀方向沿稳定钢珠中线向后，使得干涉镜不受影响，保证了测量准确性XD系列激光干涉仪特点重量轻、体积小、携带方便长470mmx宽400mmx高250mm一、线性定位误差测量线性定位误差测量—旧的方法¾激光头安装在机床工作台之外，机床所受的震动干扰和激光头的不同，产生测量误差。特别是在带有空气弹簧减震系统的机器上¾三点对光，操作复杂¾依靠电脑上的光强条的强弱来对,余弦差较大线性定位误差测量APIXD干涉仪的测量方法:¾一次安装也可同时测量其它五个参数;¾可利用电脑中的直线度实时显示,数字化精确去除余弦差，测量准确;¾两点调光，对光迅速.传统干涉仪因对光不准易产生余弦差(导致测量值小于实际值)线性定位误差测量测量结果输出二、直线度测量直线度测量—旧的方法激光器β干涉镜直线度反射镜α¾通过经分光镜分出的两束光经直线度反射镜返回干涉镜后产生的光程差与固定角度的比值计算出的（如下图），属非1:1的测量¾测量时绝不允许断光,不能用于导轨的安装调节,只能用于最终评价¾分光时的角度决定了测量直线度的精度，分角越大灵敏度越好，但对于分角越大所测得距离就会越短，所以测直线度时分为短距离镜组(0.1-4m)和长距离镜(1-30m)，且分光角度和反射镜的平面度随环境温度变形影响测量精度;¾测量直线度时调整光路的要求是非常苛刻的，一定要保证分出的两条光路与直线度反射镜两镜面垂直且还要保证光束准直，直线度镜组间有严格的匹配关系，即使横向和纵向反射镜间也绝不允许互换使用，这样就使得镜组复杂繁多，给日常维护带来极大的不便如果测量水平方向的直线度反射镜要水平放置，光路要再调整一次，如果测量3轴6个直线度。需要安装6次光学镜，调整6次光路。测量长距离(大于4米)直线度时，需换用长距离直线度测量镜直线度测量—APIXD的方法-xxy-yPSD位置敏感检测器¾应用先进的PSD技术(光电位置敏感检测器。它可将光敏面上的光点位置转化为电信号)¾不怕断光，可用于导轨的安装调试(类似于自准直仪)¾对直线度进行1:1的测量¾可一次性安装,与线性误差一起测量,方便,快速直线度测量测量结果输出三、垂直度测量垂直度测量—重要性当垂直度误差为10秒时，两米的行程上偏差约为:0.1MM!垂直度测量—旧的方法¾因测量垂直度首先要测量两轴的直线度，在传统干涉仪中测量组件是在直线度组件的基础上再加一个垂直度镜组构成，这样才可在以一根轴直线度为基准，测量出另外一根轴的直线度，从而得出两轴的垂直度¾因测量过程中需单独调整的镜组多达四个，光路数量多达12条，故调整十分复杂艰难测完一轴后，所有镜子需重新安装，测量3轴的垂直度需要安装3次光学镜，调整3次光路，光路十分复杂调整需要很高技巧垂直度测量—APIXD的方法API干涉仪五角棱镜反射镜¾APIXD激光干涉仪是通过PSD技术1:1进行直线度测量的，所以API干涉仪测两轴垂直度时只需一个五角棱镜既可，无需其他镜组.装/调非常方便快速¾在测两轴的垂直度的同时，两轴各自的线性定位误差、直线度，偏摆角、俯仰角都可一次测出，大大节省了测量所占用机床的时间，也可避免人为差错垂直度测量测量结果输出四、偏摆角/俯仰角测量偏摆角/俯仰角测量—旧的方法ddΔlα¾激光束被角度干涉镜中包含的分光镜一分为二:一部分光束(A1)直接通过干涉镜，并从角度反射镜的某一半反射回激光头;另一条光束(A2)通过角度干涉镜的角度分光镜，传到角度反射镜的另一半，角度反射镜使光束通过干涉镜返回到激光头¾通过比较光束A1和A2之间的光程差获取Δl值，再通过正弦计算从而得到角度测量值α¾因在参与计算的参数中d是个固定的数值，而在实际测量过程中d却是一个变化的参数，主要影响d值变化的因素为：1、角度反射镜受环境温度影响而产生形状位置误差2、在测量过程中，受机床滚动角影响而发生变化¾测量过程不能断光,很难用于导轨的安装调试测量单一轴的单一角度，要重新调整光路，测量三轴6个角度需安装6次光学镜，调整6次光路。测量非常复杂偏摆角/俯仰角测量—APIXD的方法-xxy-yPSD光电位置敏感检测器透镜Ld1-d2L平行光入射时非平行光入射时¾先进的PSD技术来测量小角度:当入射光经分光镜射到凸透镜上后，如果轴无角度变化，则光线经透镜聚在焦点上；如果轴有角度变化，则光线会在焦平面上的PSD光靶上得到两个方向的坐标值，从而与焦距比较得出角度值¾测量角度过程中不怕断光,可用于导轨的安装调试¾不受滚动角的影响，调整光路容易、精确测量结果输出偏摆角俯仰角滚动角五、APIXD干涉仪独有技术APIXD干涉仪独有技术—滚动角测量采用双电子水平仪技术+电子水平仪APIXD干涉仪独有技术—水平转台测量¾API激光干涉仪测量小角度时是不怕断光的，与自准直仪类似，可配合多面棱体测数控转台分度精度(配置成本低).¾传统干涉仪因不能断光而不具备这一功能.测量转台的分度精度六、APIXD检测示意及实例APIXD检测第一轴(示意)APIXD检测第二轴及垂直度(示意)APIXD检测第三轴及垂直度(示意)检测机床/CMM(坐标测量机)对角线(示意)APIXD检测导轨平行度(示意)同时测量水平面和垂直面内的平行度适用于XD-3D、5D或6DAPIXD检测平板平面度(示意)激光头传感器和平台待测面机床(VMC)检测美国Brown&Sharpe坐标机检测(旧)机床检定(波音工厂)使用APIXD-5D后,9小时1.5小时/1轴机床(HMC)导轨垂直度检测激光切割机检测数控立式磨床检测七、用户清单激光干涉仪用户(一)序号用户名称产品名称数量1航空部精密机械研究所5D激光干涉仪2激光干涉仪32哈尔滨飞机制造厂6D激光干涉仪13中国计量院5D激光干涉仪11D激光干涉仪24深圳计量院5D激光干涉仪15信息产业部电子五所5D激光干涉仪16福州大学5D激光干涉仪17航天部五院529厂5D激光干涉仪18重庆计量院5D激光干涉仪19成都中测院6D激光干涉仪21D激光干涉仪41D激光干涉仪210中南精密机械公司5D激光干涉仪1激光干涉仪用户(二)序号用户名称产品名称数量11北京第一机床厂6D激光干涉仪112大连重工集团公司激光干涉仪113大同机车5D激光干涉仪114北京交通大学5D激光干涉仪115油机机械（昆山）有限公司激光干涉仪216明鑫机床厂激光干涉仪117哈尔滨东安发动机5D激光干涉仪118任丘机床激光干涉仪119时代公司（鞍钢机械厂）5D激光干涉仪120沈阳黎明发动机厂3D激光干涉仪1激光干涉仪用户(三)序号用户名称产品名称数量21宁波计量所6D激光干涉仪122大连华凯机床有限公司5D激光干涉仪123芜湖计量所5D激光干涉仪124西安理工大学5D激光干涉仪125安阳机床厂1D激光干涉仪226宝力机械有限公司6D激光干涉仪127深圳联金烽机械有限公司3D激光干涉仪128保定螺旋浆制造厂5D激光干涉仪129华隈机床厂1D激光干涉仪130深圳市壹兴佰精密仪器有限公司3D激光干涉仪15D激光干涉仪1激光干涉仪用户(四)序号用户名称产品名称数量31深圳新德丰精密机械公司3D激光干涉仪132沈阳数控机床有限公司（沈阳东瑞）1D激光干涉仪133中山市建德工业有限公司3D激光干涉仪134东莞恒辉五金机器有限公司3D激光干涉仪135上海市检测中心1D激光干涉仪136特博精机（深圳）有限公司3D激光干涉仪137浙江武义鸿业机床有限公司1D激光干涉仪138辽宁省计量院1D激光干涉仪139北京青云航空仪表有限公司5D激光干涉仪140沈阳电器配件厂（沈阳东瑞）1D激光干涉仪1激光干涉仪用户(五)序号用户名称产品名称数量41珠海市怡信测量科技有限公司3D激光干涉仪142沈阳神树机械1D激光干涉仪143陕西秦川机床3D激光干涉仪144解放军5713工厂6D激光干涉仪145无锡侨诺有限公司5D激光干涉仪146哈尔滨北方特种车辆制造厂5D激光干涉仪147北京长城计量测试技术研究所（304所）1D激光干涉仪148濮阳贝英数控机械设备有限公司3D激光干涉仪149深圳市鼎泰数控机床有限公司3D激光干涉仪250徐州罗特艾德回转支承有限公司3D激光干涉仪1激光干涉仪用户(六)序号用户名称产品名称数量51沧州东盛电子设备有限公司3D激光干涉仪152宝鸡忠诚机床集团宝鸡机床厂5D激光干涉仪11D激光干涉仪153哈尔滨工业大