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中图仪器 SJ6000激光干涉仪

品牌:中图仪器
生产商:中图仪器

中图仪器 SJ6000激光干涉仪产品介绍

1.    简介


1.1 产品简介



概述


激光干涉仪是以光波为载体,以光波波长为单位的一种计量方法,是公认的高精度、高灵敏度的检测仪器,在高端制造领域应用广泛。


SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳定氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术,实现多种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术,实现快速(5~10分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光输出,采用不同的光学镜组可以测量出线性长度、角度、直线度、平行度、平面度以及垂直度等几何量,并且可以进行动态测量分析。



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SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组结合,可以实现线性长度、角度、平面度、直线度、垂直度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下,还可以对数控机床进行动态性能检测;进行机床振动测试与分析;滚珠丝杆的动态特性分析;驱动系统的响应特性分析;导轨的动态特性分析等,为设备误差修正提供依据。


 


1.2 产品配置


SJ6000激光干涉仪的系统具有模块化结构,可根据具体测量需求选择不同组件。



SJ6000标配


Ø  SJ6000标配:包含激光器主机、线性测量镜组、环境补偿单元、电脑。

Ø  SJ6000标配可应用于机床、三坐标机、测长机等线性位移设备的定位精度、重复定位精度、设备反向间隙的测量。

Ø  结合动态软件,可以通过时间位移曲线获得速度、加速度、设备稳定时间信息,以及FFT分析。



 


SJ6000全套镜组



 


线性测量中,可以结合轻型线性附件、远距离线性附件、可调转向镜进行不同应用场合下的线性测量,扩大设备的应用范围。



 轻型线性附件中的反射镜重量仅为8克,可以直接吸附在设备的运动轴上,能最大程度减小检测仪器重量对设备运行的影响。



远距离线性附件是远距离测量的必要附件,测量距离超过20米时使用。



可调转向镜能把水平射出的激光俯仰偏转25°~90°,多应用于倾斜机床、三坐标的测量。



三坐标测头夹具接头为不同尺寸的的螺纹接头,可以安装在相应的三坐标测头连接处,方便固定线性反射镜。


Ø 直线度镜组中除了直线度干涉镜和直线度反射镜外还包含直线度附件。



直线度附件应用于Z轴的直线度测量。其中大角锥反射镜与远距离附件中的大角锥反射镜共用。


1.    产品功能-静态测量


2.1  线性测量



线性测量原理


要进行线性测量,需使用随附的两个外加螺丝将其中的一个线性反射镜安装在分光镜上,这个组合装置称为“线性干涉镜”。线性干涉镜放置在激光器和线性反射镜之间的光路上,用它的反射光线形成激光光束的参考光路。另一束光通过分光镜入射到线性反射镜,通过线性反射镜的移动来实现线性测量,如下图所示。



数据采集的方法如下:将机器沿测试轴移动到若干不同的位置或目标点,然后测量机器设备的误差。您可以编写“程序”,将机器从一个目标位置移动到下一个目标位置,并在每个目标位置暂停几秒钟,在每次暂停过程中进行测量并采集数据。







线性测量由以下组件构成:





1.激光器




2.环境补偿单元




3.线性测量光学镜组



4.测量软件









线性测量应用




用于线性轴测量(三坐标测量机、机床、X/Y/Z平台、激光切割机等)



SJ6000激光干涉仪为机床定位误差(螺距补偿)、反向间隙修正提供依据。




机床控制器制造商允许通过指定每个机床轴的补偿值来消除机床定位系统中的定位误差。通过进行补偿,可以将误差降低到几乎为零的程度,显著提高了机器精度。但补偿时必须要获得正确的误差补偿值,您必须首先在轴上的不同点测量机床的预期位置和实际位置之间的微小差异。




使用激光干涉仪测量这些误差,并用软件进行记录,可以轻松获取轴上多点测量的误差表。这些误差能够被转译成补偿值,在相应机床控制器软件位置进行补偿值的写入,实现机床的定位误差补偿(螺距补偿)、反向间隙补偿。



SJ6000软件提供循序渐进的用户界面,指导您完成误差补偿的各个步骤。










精密仪器测量轻型线性附件







对于光学镜重量或尺寸可能影响机器动态性能或光学镜安装遇到困难的应用场合,中图SJ6000提供的轻型线性附件,其中小角锥反射镜重量仅为8g,可以直接吸附在测量设备上,最大限度降低干涉镜附件重量对机器测量的影响。



倾斜轴测量—可调转向镜


可调转向镜内部为一面平面反射镜,通过镜面的旋转可以把水平光线倾斜25°~90°的角度,有助于倾斜机床、三坐标机的测量。



远距离测量—远距离线性附件


远距离线性附件包含一个扩光镜,一个大角锥反射镜,用于远距离测量,测量距离超过20m时使用。



三坐标测头夹具


三坐标测头夹具接头为不同尺寸的螺纹接头,可以安装在相应的三坐标测头连接处,方便固定线性反射镜。



















2.2 角度测量





角度测量原理




角度测量需要角度干涉镜和角度反射镜,并且角度反射镜和角度干涉镜必须有一个相对旋转。相对旋转后,会导致角度测量的两束光的光程差发生变化,而光程差的变化会被SJ6000激光干涉仪探测器探测出来,由软件将线性位置的变化转换为角度的变化显示出来。





角度测量配置




角度测量由以下组件构成:





1.激光器




2.角度测量光学镜组



3.测量软件



角度测量应用




小角度精密测量




激光干涉仪角度镜能实现±10°以内的角度精密测量。右图为激光干涉仪校准小角度检定仪。








运动工作台角摆测量




角度镜组的不同安装方式,其测量结果代表不同方向的角度值,水平安装代表着偏摆角度,竖直安装代表着俯仰角度,您可以结合实际需要进行安装、测量。







2.3 直线度测量





直线度测量原理




SJ6000激光器射出后的激光由直线度干涉镜以一定的小角度分为两束并入射到直线度反射镜中,经直线度反射镜反射后,沿着新光路返回到直线度干涉镜中,经直线度干涉镜合束后返回激光器的进光口,由光电探测器、分析器完成计数和测量。




通过检测光路与干涉镜和反射镜之间的相对横向位移的变化,进行直线度测量。直线度测量根据直线度干涉镜和反射镜的安装方向差异,进行导轨的横向或纵向直线度测量。





直线度测量配置




水平轴直线度测量:




水平轴直线度测量由以下组件构成:





1.激光器




2.直线度测量光学镜组



3.测量软件




数据采集的方法如下:



测量时,直线度反射镜固定,直线度干涉镜安装在移动的工作台上,通过直线度干涉镜的移动就可以记录下工作台的直线度。您可以编写“运行程序”,将机器从一个目标位置等距离移到下一个目标位置,并在每个目标位置暂停几秒钟,在每次暂停过程中进行测量。









直线度测量应用




导轨直线度测量







机器轴直线度误差测量(数控机床、三坐标坐标测量机等)




直线度测量显示机器导轨弯曲或整体未准直的情况。这可能是因为导轨磨损、事故造成导轨损坏或机器地基不牢导致轴发生弯曲。直线度误差会对机器的定位精度及差补精度产生直接影响。





Z轴直线度测量:




此方法使用于直线度反射镜无法安装在运动轴的后端,如机床Z轴直线度测量,直线度反射镜无法安装在Z轴上端,因此需要大角锥反射镜使光路反射到Z轴下端进行测量。



Z轴直线度测量由以下组件构成:


1.激光器


2.直线度测量光学镜组


3.直线度附件


4.测量软件




含一个大角锥反射镜、一个垂直转向镜、一个直线度底座。








2.4平行度测量





平行度测量原理




平行度测量是在直线度测量的基础上进行的。平行度测量由两组直线度测量组成,用共同的直线度反射镜作为参考基准来进行,用于确定两个平行轴之间的角度关系。




从第1运动轴的斜度1中减去第2运动轴的斜度2,算出线性平行度。




平行度测量配置



平行度测量由以下组件构成:


1.激光器


2.直线度测量光学镜组


3.测量软件




平行度测量的方法是:以共同的直线度反射镜为参考,分别采集两条导轨的直线度,采集数据的步骤与直线度测量相同。


软件把以共同的直线度反射镜作为参考基准所采集的两组直线度数据保存起来,分别计算导轨与光路的夹角,做减法得出两个轴的线性平行度。






平行度测量应用



两个(或多个)导轨的平行度测量



垂直度测量





垂直度测量原理




垂直度的测量是直线度测量在二维方向上的延伸,进行垂直度测量就是在同一基准上对两个标称正交轴分别进行直线度的测量。然后对两个轴的直线度进行比较,得出两个轴的垂直度。




共同的参考基准通常指的是两次测量时反射镜的光学准直轴,在两次测量过程中既不移动、也不调整,光学直角尺用于至少一次测量中,允许调整激光束与直线度的准直,而不动直线度反射镜。




垂直度误差 = 棱镜误差 - (倾斜度 1 + 倾斜度 2)


垂直度测量配置




垂直度测量由以下组件构成:


1.激光器


2.直线度光学镜组


3.光学直角尺


4.测量软件





垂直度测量应用


机器轴垂直度误差测量(数控机床、坐标测量机等)


垂直度测量通过比较直线度值从而确定两个标称正交坐标轴的非直角度。垂直度误差可能是导轨磨损、事故造成导轨损坏或机器地基差或双驱动机器上的两原点传感器未准直造成的。垂直度误差将对机器的定位精度及插补能力产生直接影响。






典型情况下对于超过1.5米长的机器轴,像使用激光干涉仪这样的光学方法是唯一的选择,因为传统的实物基准,如直角尺(金属或大理石等)的长度一般局限于1米的范围内。




X,Y轴垂直度测量


X,Y工作台和水平面垂直度测量:不管是什么类型的XY平台,包括龙门型或者混合型或者其他类型的XY平台,无论是大型或者小型平台,重要的是有一个共同的参考基准。如图所示的直线度反射镜,测量过程中直线度反射始终镜保持不动。





带Z轴的垂直度测量


常应用于坐标测量机或机床垂直度的测量。


带Z轴垂直度测量由以下组件构成:


1.激光器


2.直线度光学镜组


3.光学直角尺


4.直线度附件包


5.测量软件






2.6 平面度测量


平面度测量原理


平面测量是在角度测量的基础上做的延伸,利用角度测量的附件记录下一系列平面位置角度,再转化为高度的变化。一般按照对角线的方法测量出平台上不同位置的高度变化值,提供软件计算得到整个平台的平面度。





平面度测量配置


平面度测量由以下组件构成:


激光器


角度测量光学镜组


平面度测量组件


测量软件





测量一个平面的平面度,需要在平面上采集若干条测量直线,平面度测量有常用的方法为:对角线法,又称米字法。


对角线法测量平面度时,若激光器位于G点出,光线射向E点时,建议按照EA、CA、DH、EG、AG、BF、CE、GC的次序进行测量。








平面度测量应用




大理石平台、平板的平面度测量



2.7 回转轴测量


回转轴测量原理


利用SJ6000激光干涉仪的角度测量附件,结合高精密零级多齿分度台,便可以对回转轴进行校准。高精度零级多齿分度台的运行间隔为5°,因此可以旋转并锁定到相对原点0°~360°范围内的72个位置中的任何一个。高精密零级多齿分度台内包含一个可自动控制的高精密齿盘,在锁定状态下能够实现±1″的角度定位。





用激光器、角度干涉镜和角度反射镜测量转台的角度位置。软件将转台的角度位置与来自激光器和角度光学镜的读数合并在一起,就是被校准机轴的真实转角位置。测量后,自动按照选择的机床标准计算回转轴误差,对其进行补偿。


回转轴测量配置及应用


回转轴测量由以下组件构成:


回转轴校准方法:


① 将转台定位在被测轴上并调整激光系统的准直(转台可以自动调整与光轴的垂直)。


② 在轴的起始位置将激光装置置零,在计算机上开始采集数据并运行数控程序。


③ 完成越程后,轴到达起始目标位置(激光读数为零),记录激光读数。


④ 被测轴以5°步距移至第二个目标,转台内置的反射镜反向旋转5°。


⑤ 系统结合激光干涉仪与转台的读数,记录被测轴在5°的位置误差


⑥ 通过使回转轴依次到达一系列测量点,可测量并绘出轴的总体误差图。


1.激光器


2.角度测量光学镜组


3.精密转台


4.测量软件


精密转台:


高度:165mm


直径:125mm


角度测量范围:0-360°


测量精度:±1角秒


最高转速:10rpm







3. 产品功能-动态测量


3.1 动态测量原理


动态测量包含基于时间的动态测量和基于距离的动态测量。其中通过基于时间或位移的两种方式采集到大量的数据,对这些数据进行动态分析和FFT分析。


动态数据采集允许进行以下测量:




软件可与线性、角度或直线度光学镜组配合使用,用于线性振动、角度振动、动态直线度等切削或切割应用场合。可以“实时”监控数据(如调试机器参数),并可保存最终结果用动态分析软件进行进一步分析。


3.2 基于时间的动态测量


基于时间的采集使动态软件能够提供相对位移数据,动态软件通常在用户设定的时间范围内采集并保存这些数据。


机器位置控制


 运动控制器PID参数设置


 高速运动后机器的稳定性和稳定所需时间





振动监视


 扫描应用:用于定位精度不重要、但恒速对实现高质量成像非常关键的场合


 机床应用: 典型应用包括要求刀具慢速、平稳轮廓运动的高质量表面精加工


振动分析


 分析被测对象的振动频率


 通过快速傅立叶变换 (FFT) 分离振动频率


3.3 基于距离的动态测量


基于距离的动态测量激光系统沿着轴线“飞行”测量,即运动轴在不停顿的情况下以用户指定的间隔采集数据。


3.4 提供脉冲触发方式采集


SJ6000激光干涉仪结合硬件脉冲触发器可实现动态设备的脉冲启动采集和连续脉冲采集。


脉冲触发启动采集:当设备开始运动,脉冲触发启动采集,实现与被检设备实时同步采集。


连续脉冲触发采集:设置设备启动触发的步长,设备启动运行后,到达等步长或脉冲数后采集一次数据,连续循环直到设备停止,用于快速校准运动设备。


4. 产品功能特点


4.1. 产品特点


精度高


以激光干涉技术为核心,分辨力可达纳米级;采用高精度环境补偿模块,解决了温度、空气压力、相对湿度、材料温度等环境因素对测量结果的影响;使用激光热稳频控制系统,保证激光长期稳频精度;干涉镜与主机分离设计,避免干涉镜受热变形,保证干涉光路稳定。


功能广


具有实现线性、角度、直线度、垂直度、回转轴等几何量的检测功能。可以检测数控机床、三坐标测量机等精密运动设备运动导轨的线性定位精度、重复定位精度等;同时也能检测运动导轨的俯仰角、扭摆角、垂直度和直线度;并可以校准机床的回转轴。


可根据用户设定的补偿方式自动生成误差补偿表,为机床误差修正的提供依据。


具有动态测量(位移-时间曲线、速度-时间曲线、加速度-时间曲线) 及测量振幅和频率分析的功能,可进行机床振动测量与分析,滚珠丝杆的动态特性分析,驱动系统的响应特性分析等。


可自动监测环境温度、材料温度、环境湿度和大气压力的参数。可选择手动或自动进行环境补偿。


标准多


内置国内外通用的标准,含国标(GB) 、ISO(国际) 、BS(英制) 、美标、DIN(德标) 、JIS(日标)共13份 。可依据各种不同的机床标准分析处理数据,并可打印相应的曲线图和数据报告。


便携性


使用方便:准直激光后,轻易实现设备线性定位、重复定位精度、反向间隙、角度、直线度的测量。


携带方便:基本重量为15kg,简单便携。


可定制


测量记录采用集中式数据库管理,可按被测件类型、生产单位、出厂编号、检定员、送检单位、设备编号、检定日期和有效日期等查询和管理检定记录;可将检定数据输出到Word、Excel文档。


4.2. 分析标准配置


激光干涉仪测量分析软件支持以下检验标准:内置国内外通用的标准,含国标(GB) 、ISO(国际) 、BS(英制) 、美标、DIN(德标) 、JIS(日标)共13份 。可依据各种不同的机床标准分析处理数据,并可打印相应的曲线图和数据报告。



数据库内置的常用标准

序号

标准号

标准名称

1

GB 17421-2000

中国国家标准

2

GB 10931-89

中国国家标准

3

ISO230-1997

1997版国际标准

4

ISO230-2006

2006版国际标准

5

ISO230-2014

2014版国际标准

6

ANSI B5.54

美国国家标准

7

ASME B89.1.12M

美国机械工程师协会标准

8

NMTBA

美国机床协会标准

9

BS 3800

英国机床标准

10

BS 4656

英国三测机标准

11

JIS B6330

日本国家标准

12

VDI 3441

德国机床标准

13

JJG 117-2005

平板检定规程


数据库内置的常用标准


序号 标准号 标准名称


1 GB 17421-2000 中国国家标准


2 GB 10931-89 中国国家标准


3 ISO230-1997 1997版国际标准


4 ISO230-2006 2006版国际标准


5 ISO230-2014 2014版国际标准


6 ANSI B5.54 美国国家标准


7 ASME B89.1.12M 美国机械工程师协会标准


8 NMTBA 美国机床协会标准


9 BS 3800 英国机床标准


10 BS 4656 英国三测机标准


11 JIS B6330 日本国家标准


12 VDI 3441 德国机床标准


13 JJG 117-2005 平板检定规程



5.2 SJ6000配件及证书





设备附件



序号

名称

明细

备注

1

SJ6000主机

1台,配云台

标配

2

环境补偿单元

1套,配1个空气温度探头和3个材料温度探头,长度5

标配

3

笔记本电脑

1台,配测量软件

标配

4

便携式拉杆箱

1个,外尺寸:613mm×460mm×230mm,配附件图

标配

5

通用三脚架

1个,配便携包

标配

6

线性镜组

线性干涉镜、线性反射镜,各1

标配

7

镜组安装配件

磁性座2

标配

安装柱4

辅助安装块2块、水平仪、辅助调光靶

夹紧块2(带锁紧螺丝)

三坐标夹具1

选配

8

轻型线性附件

小角锥反射镜、缩光镜,各1

选配

9

远距离线性附件

大角锥反射镜、远距离分光镜,各1

选配

10

可调转向镜

可调转向镜1

选配

11

角度镜组

角度干涉镜、角度反射镜,各1

选配

12

平面度镜组

平面度旋转镜2

选配

180mm可调基板、360mm可调基板,各1

注:平面度镜组需要与角度镜组组合使用

13

短直线度镜组

短距离直线度干涉镜、短距离直线度反射镜,各1

选配

14

长直线度镜组

长距离直线度干涉镜、长距离直线度反射镜,各1

选配

15

直线度附件

大角锥反射镜、90°转向镜、直线度底座、M8接头,各1

选配

16

垂直度镜组

光学直角尺、垂直度三脚架、90°转向镜辅助安装块,各1 注:垂直度镜组需要与直线度镜组组合使用)

选配

17

高精密转台

锂电池供电,蓝牙传输

选配

18

脉冲触发器

1

选配

19

工作服

夏、冬实验室工作服各1

选配





文档及证书详情



序号

名称

明细

备注

1

产品使用说明书

1

标配

2

产品合格证、保修卡

1

标配

3

激光频率校准证书

由深圳市计量质量检测研究院出具

由中国计量院出具(交货期需延长1个月)

由其它机构出具

选配

4

环境补偿单元校准证书

5

线性位移校准证书

由中国计量院出具(交货期需延长1个月)

由其它机构出具

选配

6

直线度校准证书

选配

7

小角度校准证书

选配

8

光学直角尺校准证书

选配




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