垂直度、平行度、直線度測(cè)量簡(jiǎn)介

為了測(cè)定機(jī)器幾何精度，利用激光光束制作成超精密設(shè)備取代直規(guī)。光學(xué)直角規(guī)可精確地將激光光束彎曲90°\u65292X而象限儀可用來(lái)測(cè)定出激光光束的中心偏離量。直線度測(cè)量是測(cè)量沿著與圖一所示移動(dòng)路徑相互垂直的運(yùn)動(dòng)。理想的移動(dòng)路徑為直線，任何在直線水平方向的偏移量稱為水平直線度，垂直方向則稱為垂直直線度。

將具有十字線的標(biāo)靶固定在機(jī)構(gòu)上，調(diào)整十字線對(duì)準(zhǔn)雷射光束中心。假設(shè)激光光束從A點(diǎn)沿著理想路徑移動(dòng)到到B 點(diǎn)。十字線的中心應(yīng)該會(huì)沿著實(shí)際移動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)。藉由測(cè)量激光光束移動(dòng)路徑時(shí)十字線偏離中心的偏移量，可測(cè)定出直線度。對(duì)于更準(zhǔn)確的測(cè)量，激光光束的中心偏離量可用將光偵測(cè)器切割成四等分的象限儀來(lái)測(cè)量，如圖二所示：

當(dāng)激光光束投射在象限儀中心時(shí)，四個(gè)偵測(cè)器1、2、3及4 的輸出應(yīng)該會(huì)一致。然而當(dāng)象限儀偏向右方時(shí)，偵測(cè)器具1 及3 比偵測(cè)器2 及4 具有較高的輸出。相同地，象限儀偏向上方時(shí)，偵測(cè)器具1 及2 比偵測(cè)器3 及4 具有較高的輸出。舉例來(lái)說(shuō)，激光光束直徑為5mm時(shí)，最小可偵測(cè)的偏離量. 為0.00001 in 或0.25 μm。而較長(zhǎng)周期時(shí)間的取樣平均、縮小光束直徑或增加（S/N）訊噪比則可獲得較高的分辨率。 當(dāng)激光光束經(jīng)過(guò)精密光學(xué)直角規(guī)彎曲成90°\u65292X可用來(lái)測(cè)量垂直度與平行度。光學(xué)直角規(guī)為一個(gè)五角錐，可將進(jìn)入的激光光束彎曲成90°\u65292X如圖四所示，因兩反射面間為固定角度，輸出光束總是與入射光束保持90° ±\u23481X許量的角度，與入射角度無(wú)關(guān)。典型的光學(xué)直角規(guī)的準(zhǔn)確度為2-5 arcsec，較高的準(zhǔn)確度可小于1 arcsec。固定與已知的誤差已在軟中考量與消除。使用入射光束方向當(dāng)作旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)光學(xué)直角規(guī)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)平面垂直入射的激光光束，當(dāng)使用光學(xué)直角規(guī)進(jìn)行平行度測(cè)量時(shí)需考量減少任何偏斜情形。 HeNe 激光可產(chǎn)生強(qiáng)烈紅色光束，其在真空中為具有極高準(zhǔn)確度的直線。在大氣中，激光光束的直線度會(huì)受到溫度梯度或氣流影響而改變。激光光束直線度可藉由控制激光光束間的溫度梯度或氣流來(lái)測(cè)定其準(zhǔn)確度。室內(nèi)條件下，激光光束穩(wěn)定度為每12 inches 為0.0001in 或每300mm 為.5μm。

垂直度測(cè)量示意

平行度測(cè)量示例

直線度或垂直度測(cè)量范例 開(kāi)啟LDDM 軟件，進(jìn)入設(shè)定窗口，輸入測(cè)量型式，直線度（Straightness）、垂直度（Squareness）使用一個(gè)光學(xué)直角規(guī)，輸入待測(cè)機(jī)器相關(guān)訊息（machineinformation）， 決定那一部分要固定，是象限儀（quad detector ） 或激光頭（laser head）. 旋轉(zhuǎn)象限儀圖像使其箭頭指向正確的機(jī)器軸向。旋轉(zhuǎn)時(shí)請(qǐng)?jiān)谙笙迌x直角（quad detector square）圖像上按下鼠標(biāo)左鍵， 修改測(cè)量設(shè)定（measurement setup），輸入機(jī)器起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)及測(cè)量點(diǎn)數(shù)，按下觀看/修改（View/Edit）來(lái)檢查設(shè)定的增量，即可開(kāi)始測(cè)量。

在直線度或垂直度測(cè)量中取得數(shù)據(jù) 調(diào)整激光光束使其平行欲測(cè)量的移動(dòng)方向，象限儀位于激光光束中心如圖六與圖七所示。按下開(kāi)始（Start），移動(dòng)到沿著第一軸的每一點(diǎn)再按取樣（Take）鍵，計(jì)數(shù)將會(huì)在完成所有數(shù)據(jù)點(diǎn)測(cè)量后平均再顯示，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)存檔案訊息，按下Yes及輸入文件名稱即可儲(chǔ)存數(shù)據(jù)（副文件名稱自動(dòng)設(shè)為.SQR）

數(shù)據(jù)分析（ Data Analysis ） ： 按下分析（Analysis）鍵來(lái)檢查測(cè)量結(jié)果及針對(duì)垂直度開(kāi)啟檔案。可選擇為數(shù)據(jù)或圖形畫(huà)面。 垂直度圖形（Squareness Plot）：可顯示您機(jī)器正向X、Y 及Z 間的夾角角度。 直線度圖形（Straightness plot）：顯示垂直與水平直線度圖形。

(end)

關(guān)鍵詞： 幾何精度直線度測(cè)量垂直直線