雷射六自由度誤差同時測量儀的研製

《雷射六自由度誤差同時測量儀的研製》是依託北京交通大學，由馮其波擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：雷射六自由度誤差同時測量儀的研製
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：馮其波
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

本項目從國家對先進制造的需求出發，依據多年來在雷射多自由度誤差同時測量方面取得的研究成果，提出研製雷射六自由度誤差同時測量儀器。著重圍繞半導體雷射器穩頻、光線漂移實時補償、六自由度誤差同時測量技術集成等關鍵問題，研製出基於半導體雷射器的小型六自由度誤差同時測量儀器，為我國數控工具機、加工中心等設備的研究、製造與使用提供一種快速高效的精密測量手段，以保障這些設備的製造與加工精度；在此基礎上，研究提高各種誤差測量靈敏度的方法，獲得基於He-Ne雷射器的六自由度誤差同時測量裝置，直接用於光刻機、微納三坐標測量機等高端設備直線運動基準的基礎研究與製造。本項目完成後，不僅能獲得具有自主智慧財產權的雷射六自由度誤差同時測量儀器，為超高精密設備的研究、設計、製造、裝配與使用提供技術支撐，同時關鍵問題的研究將解決我國精密製造與測量中的一些共性問題和關鍵技術，具有重要的理論意義和實用價值。

結題摘要

高精度直線運動部件是光刻機、超精密加工設備、微納三坐標測量機等設備的關鍵基礎部件，其精度對這些精密/超精密設備的加工與測量精度起著關鍵作用。任何一個直線運動部件在空間均存在六個自由度誤差，即沿軸向的定位誤差，兩個方向的直線度誤差以及環繞三個坐標軸禁婚犁的角度誤差只承擔元，相應為俯仰角、偏擺角以及滾轉角，這些誤差的存在極大地影響了這些設備的精度與質量。目前檢測工具機精度最常用手段是使用雷射干涉儀，雷射干涉儀是單參數測量，每次安裝調整隻能測量一種誤差分量，而每個測量過程又需要使用不同類型的測量附屬檔案和重新調整干涉儀，使得檢測過程漫長，正常生產過程受到破壞，結果是使用者往往不對設備進行定期檢測，造成加工精度下降。因此研究多誤差參量同時測量方法與儀器，成為先進制造與加工行業急需要解決的關鍵測量問題之一。 本項目從國家對先進制造的需求出發，重點解決了雷射六自由度誤差同時測量中的關鍵問題與技術，包括滾轉角測量、光線漂移補償、六自由度同時測量備采方法、半導體雷射器穩頻、測量系統誤差建模與補償，並在此基礎上，研製出了三套六自由度誤差同時測量儀，其中基於單模光纖半導體雷射器/He-Ne雙頻雷射器組合的測量儀在滿足精度要求的前提下，使儀器集成化小型化，可適用於一般精密型數控工具機現場快速檢測；採用單根保偏光纖實現了雙頻正交偏振雷射的傳輸，解決頸主踏了偏振霸臘櫃方向的控制問題，首次實現了基於單根光纖的雙頻激船組轎光干涉測長，並在此基礎上，製作了六自由度誤差測量儀，可以獲得更高測量精度；而基於光纖耦合He-Ne單頻雷射器的六自由度誤差方案既可實現高精度測量，又能實現儀器小型化。本項目的完成，不僅能獲得具有自主智慧財產權的雷射六自由度宙想雄牛誤差同時測量儀器，為高精密設備的研究、設計、製造、裝配與使用提供技術支撐，同時關鍵問題的研究將解決我國精密製造與測量中的一些共性問題，具有重要的理論意義和實用價值。