快速调整激光干涉仪光线准直系统的设计

　　1 引言

　　伴随着计算机、通信、传感测试等技术的飞速发展，作为工业母机的数控机床的加工精度也在不断提高[1]。然而随着机床使用年限的增长，数控机床的精度将不可避免地出现不同程度的下降。数控机床的加工精度由刀具与工件之间的相对位置决定[2]。

　　提高精度主要有两种途径：(1)提高机床部件的加工、装配精度;(2)通过使用激光干涉仪采集数控机床的定位精度，再利用数控机床的可编程、智能性，对机床误差进行补偿从而达到提高机床精度的目的[2]。因此，具有微米级精度的激光干涉仪逐渐成为一种主流的机床检验设备，并在机床精度调整过程中发挥着重要作用[1]。

　　在测试过程中，调整激光器的方向，使激光束与所测机床运动轴的移动方向平行是很重要且麻烦的一项工作，需要工人凭借经验来调整激光束准直，而且耗费大量时间在调整准直工作上面。然而每台数控机床停机时间有限，测量机床定位精度时间不能过长，否则会影响生产进度，所以研究一种快速有效的调整激光束准直方法具有实际意义和工业价值。

　　美国某公司研制了一种将干涉镜与激光头固定在一起，由PSD 采集光斑位置信息的精密仪器。该设备能将激光干涉仪的检测精度提高3 至4 倍，然而造价上百万，对国内机床生产厂和加工单位是一笔相当大的开销。以ML10 激光干涉仪为研究对象，分析了激光束偏心的原因，构建了以PLC 为控制核心，驱动两台伺服电机分别控制干涉仪旋转与平移运动，使激光光斑快速准确地与所测机床运动轴的移动方向平行。

　　2 双频激光干涉仪

　　双频激光干涉仪是当代国际机床标准中规定使用的数控机床精度检测验收的测量设备[3]。

　　ML10 激光干涉仪由三角架、ML10 激光器、PCM10 控制接口卡、光学镜组、EC10 环境补偿器、分析软件等，如图1 所示。系统的EC10 环境补偿器，用于检测温度、气压、相对湿度这三个关键环境参数，并把数据传送到PCM10 接口单元，补偿波长的综合变化。从激光头发射出的激光束在线性干涉镜处分成两束相干光束，如图2 所示。

　　一束经附加在线性干涉镜上的反射镜反射回激光头，另一束经另一个线性反射镜反射回激光头，通过激光头内置的干涉条纹计数电路来确定两个反射镜间的距离变化L，与被测机床的光栅读数相比较来确定定位精度。

　　激光干涉仪在调整机床精度过程中检验机床运动轴的误差、协助调整机床机械结构和对误差进行补偿。巧妙正确地使用激光干涉仪能够很好地解决机床定位精度差的问题。