激光干涉仪使用方法

第一章、前言

一、本次我们主要研究：如何检测机床的螺距误差。因此我们主要的任务在于：

1. 应该使用什么仪器进行测量 2. 怎么使用测量仪器 3. 怎么进行数据分析

4. 怎么将测量所得的数据输入对应的数控系统 二、根据第一点的要求，我们选择的仪器为：Renishaw 激光器测量系统，此仪器检测的范围包括：

1. 线性测量 2. 角度测量 3. 平面度测量 4. 直线度测量 5. 垂直度测量 6. 平行度测量

线性测量：是激光器最常见的一种测量。 激光器系统会比较轴位置数显上的读数位置与激光器系统测量的实际位置，以测量线性定位精度及重复性。

三、根据第二点的解释，线性测量正符合我们检测螺距误差的要求。因此，我们此次使用的检测方法——线性测量。

总结以上我们的核心在于：如何操作Renishaw 激光器测量系统结合线性测量的方法进行检测，之后将

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检测得到的数据进行分析，最后将分析得到的数据存放到数控系统中。这样做的目的在于——提高机床的精度。

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第二章、 基础知识

2.1 什么是螺距误差？

开环和半闭环数控机床的定位精度主要取决于高精度的

滚珠丝杠。但丝杠总有一定螺距误差，因此在加工过程中会造成零件

机械工程综合实

践 实验报告

课程名称 机械工程综合实践 专 业 精密工程 指导教师 彭小强 小组成员 刘强 14033006

谌贵阳 吴志明 实验日期 2012.4.2—2011.6.25

国防科学技术大学机电工程与自动化学院

目 录

1激光干涉仪 1.1激光干涉仪介绍 1.2激光干涉仪原理

2 激光干涉仪测量机床的直线度 2.1实验器材以及平台的搭建 2.2激光干涉仪的调试 2.3直线度的测量

3 激光干涉仪测量机床的重复定位精度 3.1实验器材以及平台的搭建 3.2激光干涉仪的调试 3.3重复定位精度的测量 4 实验分析与总结

目录

一、实验目的与任务 .......................................... 4 二、实验内容与要求 .......................................... 4 三、实验条件与设备 ....................................

作 业 文 件 ZYGO干涉仪使用说明 文件编号 版本/修订 页码 1/8 1目的

为了使员工正确熟悉的使用ZYGO干涉仪。本文详细说明了如何使用ZYGO 干涉仪来测试晶体的平行度、波前、平面度等指标。

2范围

本文件涉及用ZYGO 干涉仪检测平面元件的一般方法。

3 录取数据

在检验过程中将会生成以下记录：

3.1干涉图（保存文件名为*.Tif），在实时窗口上点击FILE-SAVE保存。 3.2测试数据（保存文件名为*.Dat），测试完成后点击SAVE DATE保存。

4 Zygo干涉仪的定义

4.1 应用（application）

应用是ZYGO 干涉仪中一系列功能的组合，保存为后缀名为“*.app”的文件。不同的应用用于不同项目的测量。比较常用的是GIP.app 用于一般的平面和球面的测量，GPI-Cylinde.app 用于柱面面形的测量，Angle.app用于平行角度的测试。

4.2 猫眼像（cateye）

又称为标准镜的像。标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹，是透过干涉仪的光线与和它对称的标准面之间的干涉图形。 4.3 镜片像

从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的

1目的

为了使员工正确熟悉的使用ZYGO干涉仪。本文详细说明了如何使用ZYGO 干涉仪来测试晶体的平行度、波前、平面度等指标。

2范围

本文件涉及用ZYGO 干涉仪检测平面元件的一般方法。

3 录取数据

在检验过程中将会生成以下记录：

3.1干涉图（保存文件名为*.Tif），在实时窗口上点击FILE-SAVE保存。 3.2测试数据（保存文件名为*.Dat），测试完成后点击SAVE DATE保存。

4 Zygo干涉仪的定义

4.1 应用（application）

应用是ZYGO 干涉仪中一系列功能的组合，保存为后缀名为“*.app”的文件。不同的应用用于不同项目的测量。比较常用的是GIP.app 用于一般的平面和球面的测量，GPI-Cylinde.app 用于柱面面形的测量，Angle.app用于平行角度的测试。

4.2 猫眼像（cateye）

又称为标准镜的像。标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹，是透过干涉仪的光线与和它对称的标准面之间的干涉图形。 4.3 镜片像

从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的干涉图形。包含待测零件的表面或波前信息，是面形检测的主要信息来源。 4.4 升

1目的

为了使员工正确熟悉的使用ZYGO干涉仪。本文详细说明了如何使用ZYGO 干涉仪来测试晶体的平行度、波前、平面度等指标。

2范围

本文件涉及用ZYGO 干涉仪检测平面元件的一般方法。

3 录取数据

在检验过程中将会生成以下记录：

3.1干涉图（保存文件名为*.Tif），在实时窗口上点击FILE-SAVE保存。 3.2测试数据（保存文件名为*.Dat），测试完成后点击SAVE DATE保存。

4 Zygo干涉仪的定义

4.1 应用（application）

应用是ZYGO 干涉仪中一系列功能的组合，保存为后缀名为“*.app”的文件。不同的应用用于不同项目的测量。比较常用的是GIP.app 用于一般的平面和球面的测量，GPI-Cylinde.app 用于柱面面形的测量，Angle.app用于平行角度的测试。

4.2 猫眼像（cateye）

又称为标准镜的像。标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹，是透过干涉仪的光线与和它对称的标准面之间的干涉图形。 4.3 镜片像

从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的干涉图形。包含待测零件的表面或波前信息，是面形检测的主要信息来源。 4.4 升

XL-30 激光干涉仪基本操作说明

1、安装环境补偿单元：

（1）取出补偿单元，将材料温度传感器和环境温度传感器连接到补偿单元；

（2）将材料温度传感器放置到被测机床的工作台或导轨上，注意远离电机、排风扇等部位，将环境温度传感器放置到被测机床工作台或激光光路附近，利用安装磁力吸板，将环境补偿单元放置到激光光路附近。 2、安装激光头：

（1）取出三脚架，根据被测机床的高度，将三脚架调至适当的高度；

（2）将激光头安装到三脚架上，将水平调节、俯仰、扭摆等调节旋钮调至中间位置； （3）将激光头调节与被测机床基本垂直或平行，用水平泡调整激光头至水平； （4）连接匹配的电源至激光头；

（5）打开激光头电源开关，激光头预热。 3、安装测量镜组：

（1）根据需要测量的项目，用相应的镜组；

（2）根据需要测量的轴线，如X、Y、Z等，将安装组件和镜组进行相应的联结；

（3）根据测量内容，将镜组安装到被测机床上，安装镜组的位置要特别注意，移动镜组必须要安装到被测机床被测轴线的行程的极限位置，以保证即使在被测机床被测轴线全行程范围内移动时，镜组之间、镜组于被测机床不会产生碰撞，保护镜组的安全。 4、调光：

（1）口诀：近调镜组，远调激光；

（2）上述步骤完成后，测

实验二

光纤干涉仪实验讲义(使用说明书)

北京方式科技有限责任公司

1

一. 实验内容与目的

1. 光纤端面的处理与光纤耦合

为了得到尽量高的耦合效率，光纤的端面必须经过专门处理。通过学生亲自操作，让学生了解掌握光纤的结构和光纤端面的一般处理方法，以及光纤的耦合方法，培养学生的动手实践能力。通过对光纤输出端光斑的观察了解模式的概念。 2. 光纤干涉仪的搭制

通过摆放光纤干涉仪的光路，了解光纤马赫-曾德尔干涉仪的结构和特点。

3. 干涉仪的测量与定标

通过观察测量温度与条纹移动数的关系，与及敏感长度与灵敏度的关系，进一步了解干涉仪作为温度传感器的参数特性与及其作为一台测量仪器的定标。

二. 设备成套性

1. 半导体激光器+二维调整架 1套 2. 7自由度光纤耦合调整架 2套 3. 二维可调分束镜 1套 4. 光纤座 1个 5. CCD摄像头+监视器 1套 6. 光纤

实验二

光纤干涉仪实验讲义(使用说明书)

北京方式科技有限责任公司

1

一. 实验内容与目的

1. 光纤端面的处理与光纤耦合

为了得到尽量高的耦合效率，光纤的端面必须经过专门处理。通过学生亲自操作，让学生了解掌握光纤的结构和光纤端面的一般处理方法，以及光纤的耦合方法，培养学生的动手实践能力。通过对光纤输出端光斑的观察了解模式的概念。 2. 光纤干涉仪的搭制

通过摆放光纤干涉仪的光路，了解光纤马赫-曾德尔干涉仪的结构和特点。

3. 干涉仪的测量与定标

通过观察测量温度与条纹移动数的关系，与及敏感长度与灵敏度的关系，进一步了解干涉仪作为温度传感器的参数特性与及其作为一台测量仪器的定标。

二. 设备成套性

1. 半导体激光器+二维调整架 1套 2. 7自由度光纤耦合调整架 2套 3. 二维可调分束镜 1套 4. 光纤座 1个 5. CCD摄像头+监视器 1套 6. 光纤

1 . 实验一 利用共焦扫描干涉仪分析激光器的模式

实验序号 No:225001

一、实验目的

1.了解稳定球面腔激光器的模式结构；

2.掌握利用共焦扫描干涉仪分析激光器输出模式的方法。

二、实验原理

1.激光模式的一般分析

由光学谐振腔理论可以知道，稳定腔的输出频率特性为：

L C V mnq h 2 = [ ) 1 ( 1 + + + n m q p ]cos -1 [(1— 1 R L )(1— 2 R L )] 1/2 (1)

其中：L —谐振腔长度；

R 1、R 2—两球面反射镜的曲率半径；

q —纵横序数；

m 、n —横模序数；

利用共焦扫描干涉仪分析激光器模式 Analyze Laser Modes

Using Co-focal Scanning Interferometer

2 η—腔内介质的折射率。

横模不同（m 、n 不同），对应不同的横向光场分布（垂直于光轴方向），即有不同 的光斑花样。正因为如此，人们常用目测方法判断激光器的横模结构，这对于简单且规范 的横模花样较方便，但对于复杂的横模，目测则很困难。精确的方法是借助于仪器测量， 本实验就是利用共焦扫描干涉仪来分析激光器输出的横模结构。

由（1）式看出，对于同一纵模序数，不同横模之间的频差

1、HR—右旋（顺时针）水平角，HL—左旋（逆时针）水平角。 2、经纬仪的操作步骤（光学对中法）

1 、架设仪器：

将经纬仪放置在架头上，使架头大致水平，旋紧连接螺旋。

2 、对中：

目的是使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上。可以移动脚架、旋转脚螺旋使对中标志准确对准测站点的中心。

3 、整平：

目的是使仪器竖轴铅垂，水平度盘水平。根据水平角的定义，是两条方向线的夹角在水平面上的投影，所以水平度盘一定要水平。

粗平：伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中。

检查并精确对中：检查对中标志是否偏离地面点。如果偏离了，旋松三角架上的连接螺旋，平移仪器基座使对中标志准确对准测站点的中心，拧紧连接螺旋。

精平：旋转脚螺旋，使管水准气泡居中。

4 、瞄准与读数：

① 目镜对光：目镜调焦使十字丝清晰。

② 瞄准和物镜对光：粗瞄目标，物镜调焦使目标清晰。注意消除视差。精瞄目标。

③ 读数：

调整照明反光镜，使读数窗亮度适中，旋转读数显微镜的目镜使刻划线清晰，然后读数。

现在很多都是使用全站仪，全站仪的使用（以拓普康全站仪为例进行介绍）介绍:

（1）测量前的准备工作

1）电池的安装（注意：测量前电池需充