激光自准直仪示值误差的检定方法-论文.pdf

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1、激光自准直仪示值误差的检定方法姜涛张桂林李敏(长春理工大学，长春130022)摘要针对激光自准直仪示值误差的检定，提出了一种基于双频激光干涉仪的检定方法，介绍了检定系统的工作原理。以双频激光干涉仪为基准反馈部件，利用自动控制技术对激光自准直仪示值误差的检定，系统可完成对标称示值误差为0．5”(±100内)的激光自准直仪的自动示值误差检定，最后通过实验验证了方案的可行性。关键词激光光学；激光自准直；示值误差；检定方法doi：10．3969／j．issn．1000—0771．2014．06．18用自动控制技术实现对激光自准直仪示值误差的0引言检定。相对普通光电自准直仪，激光自准直仪

2、具有更1示值误差检定装置结构及原理好的灵敏度、准确度，而对激光自准直仪的检定也面临更大挑战，示值误差是决定自准直仪性能指1．1检定系统结构标的重要参数之一。国家计量检定规程JJG2O2—激光自准直仪示值误差检定装置主要由双频2007对不同等级自准直仪示值误差的检定进行了激光干涉仪及其组件、旋转轴、回转台及水平调机划分¨J，针对高精度激光自准直仪示值误差，本构、电机及传动部件、工控机和光学精密隔振平台文提出了以双频激光干涉仪为检定测量基准，使等组成。其具体结构如图1所示。图1系统整体机械结构示意图本文以Renishaw生产的XL一80激光干涉仪以干涉仪系统的组合使用，能够实现36

3、0度内任意角及RXIO回转轴校准装置组合使用所得数据为基准度、任意间隔的检测l3J，满足激光自准直仪示值误数据。XL一80激光干涉仪反射镜以及激光自准直差的快速、高效、准确的检定。整个系统安装光学仪反射镜固定在RX10回转轴校准装置上，RX10通精密隔振平台上，通过工控机实现控制管理。过回转台、水平调整机构与旋转轴连接，水平调整1．2检定系统原理机构用于调整RX10与水平面之间的空间角；采用激光自准直仪示值误差检定的基本方法是作步进电机作为动力源，通过减速器、同步带驱动旋差法。将激光干涉仪示值清零记为o。，同时读取被转轴旋转。RX10回转轴校准装置内置多个高精度检激光自准直仪示

4、数为b。，使回转台发生角位移口齿盘保证精度与重复性，与RenishawXL一80激光变化，此时被检激光自准直仪示数为b，依此重复n·56·进量：鱼次测得基准数据为a。、a⋯a一、a，被检激光自准测量_5，激光器和反射镜分别位于透镜两边，使用直仪数据为b。、b⋯b、b。为减小检测误差，再以时反射镜与被测件固定，通过测量反射镜的角度变反方向旋转回转台，在上述各点处得到返程示值分化实现对被测件的检测，其光路如图3所示。别为a：、o：··a、a以及b：、6：一⋯b：、b，则被检厶J激光自准直仪示值误差为透镜焦平程一ElE=(b—b。)一(a一a。)(1)／／、——J／／—＼式中，为检定

5、点的示值误差；bi检定点检测数据往～＼O／／，l、返示值平均值，b=(b+b)／2；检定点基准数据往返示值平均值，=(a+a)／2。O、—一—＼本装置采用工控机通过人机交互界面实现对—＼系统的运动控制、数据采集与处理，如图2所示。y一一＼透劈＼＼图3激光自准直光路示意图为便于分析，如图3所示，以反射镜中心为原点，光束初始反射方向为轴，建立反射镜动坐标系O一X～YZ；以透镜焦点为原点，竖直方向为z轴建立透镜焦平面静坐标系O—XYZ。引入法线单位矢量，其初始值为=(100)，经反射镜后反射光束初始变换矩阵为工控机图2检定系统工作原理1—2，2一2一2R=—21—2，2一2(2)具体

6、工作时，检定人员通过工控机人机交互界面设置检定方式、运动方式以及检定信息等参数。一2—21—2，2其中：检定方式包括定点检定和随机检定两种模假设测量时，反射镜绕z轴旋转角度，绕l，式，运动方式设置包括电机速率及方向设施，检定旋转角度，则O一XYZ坐标与旋转后坐标系之信息参数包括检定时间、被检产品信息、检定精度间变换矩阵为。]要求以及检定点数等。设置完成后，工控机将指令rcosycos,8si一sinycosf1]发送给运动控制模块，传动机构将电机转速减小后尺=}l一sicosycosinZsiny}(3)带动回转台产生角位移，电机停止运动；此时XL一sin0e。sj80激光干涉

7、系统数据采集模块和被检激光自准直则法线单位矢量变化为仪数据采集模块同时开始采集数据，并将数据传送=·R=[cosycos／3si一sinycosfl】(4)给工控机，工控机对数据进行处理后，记录检定数将式(3)带入式(4)得旋转后光束经反射镜反据，绘制并实时显示检定曲线；曲线绘制完成后，工射变换矩阵为控机再次发送运动控制指令，进入下一检定点的检r1-2(cosyco~)一cosysin2flsin2ycos2f1]定。如此循环直至所设定检定点都检定完成，最后R=I—cosysin2fl1—2