激光测量在数控机床定位中的应用

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，本
文就如何应用双频激光干涉仪（以美国惠普公司生产的 HP5528A 双频激光干涉仪为例）

检验数控也库的定位精度进行了讨论。

1．测量隐理

由激光头激光谐振腔发出的 He 一 Ne 激光束，经激光偏转控制系统分裂为频率分别为 f1

和 f2 的线偏振光束，经取样系统分离出一小部分光束被光电检测器接收作为参考讯号，其

余光束经回转光学系统放大和准直，被干涉镜接收反射到光电检测器上。机床运动使干涉
镜和反射镜之间发生相对位移，两束光发生多普勒效应，产生多普勒频移±Δf。光电检测器

接收到的频率讯号（f1-f2±Δf）和参考讯号（f1-f2）被送到测量显示器，经频率放大、脉冲

计数，送人数字总线，最后经数据处理系统进行处理，得到所测量的位移量，即可评定数

控机床的定位精度。

2．测量方法

（1）安装双频激光干涉仪测量系统各组件（如图 1 所示）。
（2）在需测量的机床坐标轴线方向安装光学测量装置。典型的安装如图 2 所示：

（3）调整激光头，使双频激光干涉仪的光轴与机床移动的轴线昼在一条直线上，即将光
路调准直。
（4）待激光预热后输入测量参数。
（5）按规定的测量程序运动机床进行测量。
（6）数据处理及结果输出。

3．测量误差分析

用双频激光干涉仪检验数控机床定位精度的测量误差主要来源及分析如下：

3.1 双频激光干涉仪的极限误差

其中 L 为测量的长度（单位：m）