定位与测量系统.ppt

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演讲人姓名
前言
2025/2/10
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定位与测量系统
随着集成电路、微电子机械系统及现代机床加工技术的快速发展，对超精密加工、测量的要求越来越高，研制具有高精度的定位与测量系统对于机床传动误差、定位与重复定位精度的测量、校准以及零件加工精度的提高具有重要的意义。
常见的定位与测量系统及工作原理
2025/2/10
定位与测量系统
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双频激光干涉仪定位测量系统
2025/2/10
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定位与测量系统
激光干涉仪分为双频和单频两种，以英国雷尼绍公司生产的双频激光干涉仪测距系统最为先进，精度指标为：（+-）μm。系统组成：ML10激光头，EC10环境补偿单元，空气、材料温度传感器，雷尼绍激光干涉仪测量软件
测量原理
2025/2/10
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定位与测量系统
从激光头发出的光束在线性干涉镜处分裂为两束相干光束，一束从附加在线性干涉镜上的反射镜反射回激光头，另一束经由另一个线性反射镜反射回激光头，通过激光头的干涉条纹计数电路来确定两个反射镜间的距离变化，并与被测机床的光栅读数相比较来确定定位精度和重复性误差。
光栅尺位移定位测量系统
2025/2/10
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定位与测量系统
光栅是由光源、透镜、主光栅、标尺光栅和光电元件组成如图。在光源的照射下主光栅和标尺光栅线纹交叉点附近小区域内形成明暗相间的莫尔条纹。当标尺光栅相对主光栅沿垂直刻线移动时，莫尔条纹跟随其移动。莫尔条纹的光强度信号通过光电元件转化为光电流，经放大、整形，形成脉冲。光栅输出信号一般为两路相角相差90°的方波，因此可以通过记录这两路方波的个数来测量位移的方向和大小。
电容传感器定位测量系统
2025/2/10
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定位与测量系统
电容式位移传感器属非接触测量，以极板间的电场力代替了测头与被测件的表面接触，而且由于极板间的电场力极其微弱，不会产生迟滞和变形，消除了接触式测量由于表面应力给测量带来的不利影响，适合动态测量。
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采用电容测微仪组成的位置闭环控制系统，可以得到纳米级的定位分辨率。因此，电容传感器定位测量系统在纳米级检测、加工领域得到了广泛的应用
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平面编码器定位测量系统
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定位与测量系统
该传感器由1个角度栅格及2个角度传感器组成。每个角度传感器包括1个激光光源LD、1个偏振分光镜、1块多光孔板、自准直仪（1块透镜和1个象限光电探测器）。
（1）位移测量
平面编码器是利用激光测量平面粗糙度的原理将激光投射到表面形状已知的、由X及Y两个方向上的正弦曲线合成的AG上，通过一个AS分别测量运动物体的起点与终点两个测量点的X、Y向斜率，并与AG表面已知的斜率数据对比，处理后就能得到被测物体在X、Y方向上的位移。
（2）θz测量
编码器通过使用2个AS来获得物体绕Z轴方向转动的微小角度，如图所示。θz就是AB与A′B′之间的夹角。
采用CCD的定位测量系统测量的方法有3种：
CCD定位测量系统
2025/2/10
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定位与测量系统
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用两个CCD来测量移动物体的角度变化来求出物体的位置。
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利用光三角反射非接触原理，由激光器发出的光束经聚焦，投射到测量体表面。并通过透镜成像折射到CCD上。CCD经信号处理后输出的电压与位移成正比，通过读取电压就可以得到物体的位移。
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采用CCD取代双频激光干涉仪中的光电检测器。通过测量在CCD上成像的干涉条纹光强来计算光的相位变化，并根据光的相位变化与物体位移成正比这一关系求出位移。
关键技术及发展现状
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定位与测量系统
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