激光干涉儀測量三坐標(biāo)測量機(jī)是一種用途很廣的高精度儀器.隨著坐標(biāo)測量機(jī)運(yùn)行速度的加快,動態(tài)誤差往往比靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)誤差對測量精度的影響更大.由于在測量過程中的加、減速度明顯加大,測量機(jī)各結(jié)構(gòu)件的分布質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力造成了機(jī)構(gòu)的變形.

 

    在高速測量過程中,還必然會產(chǎn)生自激振動和受迫振動.此外,由于測量機(jī)的各運(yùn)動部件的連結(jié)處都采用了剛度較低的氣浮導(dǎo)軌支承,在加速或減速運(yùn)動過程中,其動態(tài)特性也會發(fā)生明顯的變化.所有這些都是產(chǎn)生動態(tài)誤差的根源。

 

    充分認(rèn)識三坐標(biāo)測量機(jī)的動態(tài)特性和動態(tài)誤差的構(gòu)成及大小對于進(jìn)行三坐標(biāo)測量機(jī)動態(tài)誤差補(bǔ)償和改進(jìn)測量機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計都有重要的意義。

 

    動態(tài)誤差測量原理

 

    常用的坐標(biāo)測量機(jī)為移動橋式結(jié)構(gòu)(見圖1).整個橋架沿x向氣浮導(dǎo)軌移動,y向移動是滑架沿橫梁的運(yùn)動,z向運(yùn)動由安裝在滑架上的測頭立柱產(chǎn)生,所有導(dǎo)軌都是氣浮支承.其運(yùn)動范圍為700mm×600mm×400mm.移動橋式結(jié)構(gòu)為單邊驅(qū)動.在高速動態(tài)測量中橋式結(jié)構(gòu)由于慣性力的作用產(chǎn)生彎曲變形,是產(chǎn)生動態(tài)誤差的主要原因。

 

    經(jīng)過分析可知,在測量機(jī)運(yùn)行過程中,移動橋帶動z向立柱繞z軸的動態(tài)角度誤差Rzy產(chǎn)生位移誤差W1;z向立柱繞y軸的動態(tài)角度誤差Ryz產(chǎn)生位移誤差W2(如圖2所示).測頭處的位移誤差為W1和W2合成的結(jié)果.假設(shè)從z向立柱到向?qū)к壍木嚯x為L,z向立柱的伸出距離為H,由材料力學(xué)中的撓度公式可得測頭處的位移誤差Wz為

 

    在計算中L和H的單位為米,Rzy和Ryz的單位為弧度。

 

    激光干涉儀采用SJ6000激光干涉儀對測量機(jī)的動態(tài)誤差進(jìn)行了測量.通過測量部件之間的相互偏轉(zhuǎn)來間接得到測頭的動態(tài)位移誤差.測量原理如圖3所示.角度干涉鏡放在激光器與角度反射鏡之間.

 

    激光束經(jīng)角度干涉鏡時,由分光面將光束一分為二,其中一條光束(A1)直接透過干涉鏡的分光面,然后被反射鏡組件的一個反射鏡反射回到激光頭,另一光束(A2)被干涉鏡的另一個分光面折射到反射鏡組件的另一個反射鏡孔,由此反射鏡孔將光束反射,經(jīng)干涉鏡返回到激光頭.通過比較光束A1和A2之間的光路之不同來獲得角度測量值。