■ RENISHAW^绍 apply innovation"*激光干涉仪原理及应用概述角度测量 平面度测量 线性测量回转轴测量垂直度测量直线度测量目录简介 1-3测量和校准产品 4-5干涉测量法的原理 6-9波长补偿 . . 10-11系统概述 . . 12激光系统应用 13线性测量原理 14-17角度测量原理 18-19直线度测量原理 20-21垂直度测量原理 22-23平行度测量原理 24-25对角线垂直度测量原理 26平面度测量原理 27回转轴测量原理 28动态测量原理 29-32双轴激光测量 33系统组件及附件^ . . . . . - . - 34-35常见问题解答 36-39XL-80激光干涉仪系统主要规格 "•…•…-■- ■■■■■■ -■ - ■■- - - 40-4142RENISHAWgapply innovation简介本应用指南全面介绍了干涉测量法和 Renishaw的相关产品，供销售代表、经销商和客户使用1#Renishaw 的 NewMills 总部公司简介Renishaw公司是世界领先的计量 解决方案供应商，致力于提高制造业 和科研的生产力。
公司成立于1973年，提供坐标测 量机、数控机床及电子和半导体行业 制造自动化系统的解决方案产品包 括各种测头、校准、光栅、编码器、 数字化扫描及光谱系统Renishaw坚信，成功源于专利和创新产品及工艺、高质量制造技术以 及为所有市场就近提供客户支持的能 力一这依然体现了公司成立之初的朴 素理念：?创新的产品设计提供具有专利的突 破性解决方案?创新的制造技术保证了性价比优异 的高质量产品?优质的客户支持和服务，卓而不群?通过新产品和扩大市场调研实现公 司的有机增长公司宗旨Renishaw公司设计、制造和供应 最高质量和可靠性的计量系统以使全 世界的用户能实现按溯源标准的几何 尺寸测量我们提供的产品会提高您的产品 质量和效率，我们将通过优质的用户 服务令全体客户满意我们的目标是不断鼓励创新，提 供前沿技术，以满足客户的要求我 们致力于通过不断开发产品和制造技 术，获得稳定的增长Renishaw希望成为公认的行业和 社会的领导者和贡献者我们希望以关爱、开放和诚实的 方式实现我们的目标Renishaw 是一个重视环保和有 责任感的公司我们将努力确保我公 司各方面的业务不对环境产生不利影 响。
简介##历史一因创新而诞生? 年发明了世界上首个三维触发式测头，用以解决Olympus（Concorde） 喷气发动机的燃油管测量问题?通过专利创新技术实现有 机增长? 年上市Renishaw的商业策略?我们致力于通过不断开发专利产品和创新的制造技术?我们是世界公认的自动化、航天和零部件制造业的领导者和贡献者?在牙科、医学、电子和半导体市场的份额不断增长?在截至2006年6月的财政年度销售额逾1.75亿英镑?研发和工程设计投资不断增长，2006年研发费用占营业额16%以上 ?随着越来越多的子公司和代表处的成立，销售网络不断壮大?全球员工逾2000工艺革新Renishaw制造自己的产品?获奖的RAMTIC制造系统? Renishaw 自动铳削、车削和检测中心?每天24小时每周天不间断运行? Renishaw测头系统用于控制工序质量?针对制造方法的设计缩短了开发新产品的时间间隔?在英国和爱尔兰设有四个机械和电子装配厂分公司所在地澳大利亚？奥地利？巴西？加拿大?中国（北京、上海、广州、沈阳、 青岛、成都） ？捷克？法国？德国 ?香港？台湾？印度？爱尔兰？ 以色列 ？意大利 ？日本 ？荷兰?波兰 ？俄罗斯 ？斯洛维尼亚 ？ 韩国？西班牙代表处所在地匈牙利？马来西亚 ？泰国？ 土耳其另有超过61个经销商分布在45个国家/地区3#董事会主席兼首席执行官 David McMurtry 爵士（上）、董事会副主席John Deer （中）、所发明的三维测头及相关专利* t（左）#RENISHAWgapply innovation"##全球计量行业的领先者Renishaw设有7个产品部门：? CMW坐标测量机用产品和传感器?机床 工件检测、工件找正、对刀及刀具破损检测测头?牙科和数字化扫描 用于逆向工程及牙科应用的数字化扫描产品?激光和校准 激光干涉仪（包括激光尺）、球杆仪及转台?光栅直线光栅及圆光栅产品?拉曼光谱仪系统?测针各种测头应用所需的测针新产品及市场开发新产品：?高速扫描系统? CMM控制器?直线光栅圆光栅?非接触式对刀系统?牙科扫描机?拉曼光谱仪?光导纤维传导的激光尺新市场：?牙科?电子?半导体?艺术品修复?刑侦科学?电机快捷的服务与支持无论您身在何处，都能享受到应用及产品支持? Renishaw在20多个国家/地区设有办事处?专家型应用工程师对新应用及现有 设备的支持提供建议?服务快捷，让您的业务永不间断?很多产品提供可选的高级RBE （换 修）服务一我们在您提岀请求的 当天即可发岀更换件?故障排除及常见问题解答，请登录 —直积极致力于激光干涉技术 的研发? 1987年首次推出ML10校准激光干涉仪? 2001年推出MLIOGoldStandard 激光干涉仪，它是当今世界领先的校准系统?目前有数千台系统在全球得到使用? 2007年推出XL-80校准激光干涉仪，性能更强大##Gold Standard激光测量系统XL-80校准激光干涉仪ML10 Gold和XL-80标准系统#? —德国国家实验室已对一系列ML10GoldStandard 激光系统进行了校准?结果显示精度 土 0.2ppm （包括空气和材料补偿）?它们是PTB所见证的最精确的系统之一#RENISHAWgapply Innovation"7#HS10激光头HS10激光尺应用Renishaw激光干涉反馈系统的发展? 1993年，Renishaw应客户要求提供一个ML10激光头用于反馈应用?于是，技术成熟的ML10激光校准系统经改装成为 HS10激光尺系统?现在已有数百套这样的系统得到应用，大部分安装在长轴机床上?迄今为止HS10控制的最长的轴为60米（196英尺）RLE光导纤维激光尺一系统概述#?由于其物理尺寸及输出分辨率所限， HS10不适合用在机床市场以外的很多应用场合?为了增强应用的灵活性，RLE光导纤维激光尺应运而生，它集干涉仪的性能 水平与光栅的简便性于一体?第一代RLE10于2001年7月推出RLE系统HenriLineRLD10DI（差动干涉仪）RLD1090AsquithGiddings&Lewis#干涉测量法的原理干涉测量法的原理理原的法量测涉干激光激光输出可被视为正弦光波干涉测量法的原理从激光头射岀的光波有三个关键特性：波长精确已知，能够实现精确测量波长很短，能够实现精密测量或高分辨率测量所有光波均为同相，能够实现干涉条纹的缩写，意为通过受激发射线的氦氖激光管LASER 是放射达到光的放大，即激光大多数现代位移干涉仪都使用氦氖激光管。
这些激光管具有 633纳米的波长输岀干涉测量法的原理干涉测量法的原理氦氖激光管的构成如下所示:阴极阴极玻璃管混合气体氦氖阳极反射镜反射镜干涉测量法的原理干涉测量法的原理当高压连接在阳极和阴极之间时，混合气体被激发，形成激光光束当激光光束在两个反射镜之间来回共振时激光光强被放大一些光透射出阳极反射镜，成为输出激光光束高压电源镇流电阻器（阻止电气震荡）激光光束包含两种正交模式（在上图中分别用红色和蓝色表示）这两种模式具有相近的频率（它们相差 2ppm ）但处于垂直极化状态激光增益曲线在下页显示频率理原的法量测涉干两种模式的强度用光敏二极管测量，通过加热器控制激光管长度来实现平衡这使激光稳频精度保持在土 以内激光实现稳定输岀后，即可用于进行干涉测量控制电子元件光敏二极管干涉测量法的原理干涉测量法的原理线性干涉原理输入光束测量光束叠加光束(C)移动角锥反射镜参考光束干涉测量法的原理干涉测量法的原理注：干涉镜分很多种：为简单起见，这里所述的是线性角锥反射镜系统激光头发出的光被分光镜 分成两束光大约一半激光被射到固定角锥反射镜 上，形成参考光束另一半激光射到移动角锥反射镜 上，形成测量光束理原的法量测涉干角锥反射镜角锥反射镜通常由玻璃制成，经打磨和抛光后形成“三面直角棱镜”它有一个很有用的特性一总是将输入光束以平行于来光的方向反射回去输入光束反射光束这使光束准直过程简单易行，并确保测量光束和参考光束在叠加时保持平行干涉测量法的原理干涉测量法的原理干涉角锥反射镜将两束光返回到分光镜中，光束叠加并彼此干涉，可能是：相消干涉（如果两束光中的相位相反）。
在此情况下，一束光的峰值被波谷抵消，产生暗条纹 也可能是相长干涉（如果两束光中的相位相同）在此情况下，一束光的峰值被另一束光的波 峰加强，产生明条纹运动测量如果测量光路长度改变（角锥反射镜 C移动），干涉光束的相对相位将改变由此产生的相长干涉和相消干涉的循环将导致叠加光束强度的明暗周期变化角锥反射镜每移动316nm （因为此移动会造成633nm的光路长度变化），就会出现一个光强变化循环（明一暗一明）通过计算这些循环来测量移动通过在这些循环之间进行相位细分，实现更高分辨率 。