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基于激光干涉仪的运动误差测量系统设计

  摘 要: 对于运动误差测量系统中几何误差较大的问题,提出一种基于激光干涉仪的运动误差测量系统设计。设计的运动误差测量系统硬件由计算机、电气控制柜、电动机、激光干涉仪、同心仪等组成。软件系统引入一种测量数学模型,能够进行快速误差鉴别、行踪测量,通过测量模型的数据有效地避免了几何误差的出现,提高了运动误差测量系统测量的准确度。实验验证了基于激光干涉仪的运动误差测量系统的设计方案的有效性。 
  关键词: 激光干涉仪; 运动误差测量; 几何误差避免; 激光干涉 
  中图分类号: TN911?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2017)24?0178?03 
  Abstract: Aiming at the large geometric error existing in the motion error measurement system, a design of the motion error measurement system based on laser interferometer is proposed. The hardware of the designed motion error measurement system is composed of computer, electric control cabinet, motor, laser interferometer, concentric device, etc. A mathematical model of measurement is introduced into the software system, which can quickly identify the error and measure the track, effectively avoid the geometric error by means of the data of the measurement model, and improve the measurement accuracy of the motion error measurement system. The effectiveness of the design scheme of the motion error measurement system based on laser interferometer was verified with experiment. 
  Keywords: laser interferometer; motion error measurement; geometric error avoiding; laser interference 
  随着精密加工的要求不断增加,对于大型精密部件,比如电子元件、电路元件以及液晶面板等都已经可以进行μm甚至是nm级别的精加工。随之而来,对于进行精加工过程使用的运动误差测量系统的要求也更加的精确。为了满足高精度的测量需求,使用光学仪器或者是元器件对精加工过程进行系统的测量是非常有效的。但是,大多数的运动误差测量系统都会受到各种应力、测量环境、几何尺寸、运动轨迹等因素的影响,造成一定的测量误差,特别是几何误差是所有系统中最难以避免的。所以在测量过程后还需要一定的误差排除。为了有效地避免由于各项情况特别是几何形状带来的误差[1],使用激光干涉仪与运动误差测量系统相融合进行有效的检测,能够有效地避免误差的产生,特别是对几何误差最有效果。 
  根据上述情况,本文提出了一种基于激光干涉仪的运动误差测量系统设计方案,这样可以有效地避免几何误差带来的测量精度不准确的情况[2?3]。 
  1 测量误差问题 
  对于运动测量过程中产生的误差形式有很多,其中最主要的是几何误差,还包括:应变力误差、热变形误差、运动轨迹误差等。这些误差对于测量结果影响最大的是几何误差,有时候可以达到45%以上。 
  传统的运动误差测量系统进行检测时是无法避免的,经常会使用大量的误差修正系统进行修正,这样严重地影响了测量的精确度。激光干涉仪是一种高精度的光学测量仪器,其测量量程大,并且可以进行承载式的测量,可以有效地避免由于形状改变造成的误差。为此,本文把激光干涉仪与运动误差测量系统进行有效的融合,对于几何误差使用激光干涉仪进行检测和校准,这样就可以消除误差提高测量的精度[4?5]。 
  2 利用激光干涉仪的运动误差测量系统设计 
  本文设计的基于激光干涉仪的运动误差测量系统中,把激光干涉仪分组进行安装,固定在基座的定位器上,在测量过程中根据测量的尺寸需要进行一定的调整,同时自动校准装置可以根据现有的激光干涉仪进行配比[6]。本文设计的基于激光干涉仪的运动误差测量系统,在测量过程中,激光干涉仪可以步进式的进行测量,保证在每一步的测量过程中,能够有效地避免测量误差的产生,同时保证测量的精准度[7]。 

 
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