激光干涉仪在DD马达定位精度校准中的应用

我们可能会花巨资购买高昂的自动化加工设备，因此对设备的精密级别有着相当高的期望值，然而如何去验证设备的精密度，是需要借助一些“高级”的检测技术和工具来调校的。

本文主要描述了 如何利用激光干涉仪来测量精密设备中的旋转定位精度，主要是DD马达的定位精度，对精确到角秒级的应用给出权威认证。

先来看一下所需的测量部件： 激光干涉仪。

关于激光干涉仪的基本原理，简单说就是对已知波长、频率的光波干涉和反射后的回波做频谱分析，并借此来测量位置和距离。

然后需要使用特定的光栅透镜。使用光栅透镜的作用是用来选择激光束的透光路径，以切换不同的测量模式，比如直线距离测量、角度测量或者直线度测量......等等。在这里使用的是用于角度测量的光栅透镜。

接下来，整个旋转角度测量的核心部件，就是这个转台上像“小闹钟”一样的玩意儿了：旋转轴角度校准仪。 其顶部的“眼睛”实际上是一组反射镜，并且其方向是可以转动的。进行校准测量时，须将“小闹钟”旋转轴校准仪固定在被测量的旋转盘轴心位置，然后将激光干涉仪和光栅透镜摆成一条直线对准校准仪的“眼睛”。 固定在转盘中心的校准仪会随“转台”一起转动，而顶部的“眼睛 ” ，则会在转台旋转时相对转台反向旋转，并始终透过光栅透镜“盯着”激光干涉仪。

激光干涉仪会发射出一道激光束，通过光栅透镜分成两路射向校准仪的反射镜“眼睛”，经校准仪反射回来的干涉光波，会再次汇聚到激光干涉仪内，以进行光波频谱分析。

在实际设备调校时，一个典型的校准测量过程大致是这样的（以每次 5° 的步长为例）：

1. 将校准仪固定在被测量的旋转轴上，并与激光干涉仪和光栅透镜置于一条直线上（如前面照片中所示）
2. 以激光束为轴的起始位置，通过 PC 或者 CNC 程序操作启动数据读取。
3. 当轴旋转到设定目标位置时，将触发一次激光束数据读取。
4. 然后被测轴继续旋转 5° 到下一个目标位置，同时校准轴上的反光镜也会反方向旋转 5°。
5. 通过对校准仪与激光干涉仪反馈的“组合”数据进行分析，系统会记录轴旋转的位置误差。
6. 这样，转盘旋转经过一系列的“测量点”，通过配套软件就可以勾勒和描述出转盘旋转的总体精度情况。

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