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        激光干涉法近場(chǎng)掃描架平面度高精度測(cè)量及誤差分析

        2013-04-26 09:33:46王宏偉張文雯
        計(jì)測(cè)技術(shù) 2013年2期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量影響

        王宏偉,張文雯

        (四川航天計(jì)量測(cè)試研究所,四川成都610100)

        0 引言

        近場(chǎng)平面掃描架是帶動(dòng)已知的探頭在被測(cè)天線(xiàn)的表面上進(jìn)行掃描的專(zhuān)用裝置,在天線(xiàn)平面近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)[1]中起著重要作用。近場(chǎng)平面掃描架Z向平面度測(cè)量屬于大型非實(shí)體平面的平面度測(cè)量,本文針對(duì)該大型非實(shí)體平面的構(gòu)成特點(diǎn),運(yùn)用激光干涉測(cè)量直線(xiàn)度原理,參考現(xiàn)有平面度評(píng)定方法,對(duì)大型非實(shí)體平面的平面度高精度測(cè)量提出了新的測(cè)量方法。

        1 掃描平面度測(cè)量模型

        根據(jù)近場(chǎng)平面掃描架的結(jié)構(gòu) (如圖1所示,塔架結(jié)構(gòu))和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),對(duì)掃描架X軸和Y軸所走軌跡在Z向掃描而成的平面,參考現(xiàn)有平面度檢定方法[2],運(yùn)用非封閉網(wǎng)格法布線(xiàn),將X軸分成等間隔10段,即Y向11個(gè)截面,X向1個(gè)截面,共12個(gè)測(cè)量截面,如圖2所示。測(cè)量時(shí)先測(cè)X向截面,再依次測(cè)量Y向截面在Z向的直線(xiàn)度??紤]到兩運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)特性也將會(huì)影響平面度的測(cè)量精度,參考定位精度和重復(fù)定位精度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[3],12個(gè)測(cè)量截面正反向行程各測(cè)3次,用各測(cè)點(diǎn)正反向均值作為各測(cè)點(diǎn)直線(xiàn)度誤差的估計(jì)值。

        圖1 近場(chǎng)平面掃描架示意圖

        平面度計(jì)算采用最小二乘法[4]。首先將各測(cè)點(diǎn)直線(xiàn)度誤差的估計(jì)值進(jìn)行坐標(biāo)統(tǒng)一計(jì)算,統(tǒng)一后的數(shù)據(jù)與各測(cè)點(diǎn)所在位置即各測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)有關(guān),因此可用被測(cè)掃描面上各測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)求出最小二乘平面方程,采樣點(diǎn)的偏差值最高點(diǎn)和最低點(diǎn)到該最小二乘平面距離之和作為平面度誤差。

        圖2 近場(chǎng)平面掃描架XY平面非封閉網(wǎng)格布線(xiàn)

        2 測(cè)量實(shí)現(xiàn)

        掃描架掃描平面的平面度測(cè)量具有一定的特殊性。首先,與平常實(shí)際平面度測(cè)量有所不同,所求平面為掃描架水平和垂直運(yùn)動(dòng)軸所走軌跡掃描形成的平面,非實(shí)體平面;其次,掃描架X軸和Y軸所走軌跡形成的掃描平面較大,為3000 mm×3000 mm;再次,掃描架平面度要求為0.2 mm,需要測(cè)量?jī)x器有較大的示值范圍,選用雙頻激光干涉儀及其短程直線(xiàn)度附件為測(cè)量設(shè)備,其軸向量程達(dá)到4.0 m,其直線(xiàn)度示值范圍為±2.5 mm,均能滿(mǎn)足該項(xiàng)目的測(cè)量要求。

        用雙頻激光干涉儀及其短程直線(xiàn)度附件來(lái)實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)度測(cè)量,可分為對(duì)水平坐標(biāo)軸 (如圖3所示)和對(duì)垂直坐標(biāo)軸 (如圖4所示)的直線(xiàn)度測(cè)量。

        圖3 X軸在Z方向上的直線(xiàn)度測(cè)量

        圖4 Y軸在Z方向上的直線(xiàn)度測(cè)量

        3 最小二乘平面方程的數(shù)學(xué)模型

        Z向直線(xiàn)度測(cè)量中所得的實(shí)測(cè)值與各測(cè)點(diǎn)位置x,y有關(guān),故實(shí)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)z看作某函數(shù)的因變量,x,y即為函數(shù)的兩個(gè)自變量,則數(shù)學(xué)模型[5]為

        式中:fi,j為相互獨(dú)立且服從同一正態(tài)分布的隨機(jī)變量,xi,yi,j分別為 x 軸、y 軸對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo),zi,j為統(tǒng)一坐標(biāo)后的實(shí)測(cè)值。寫(xiě)成矩陣形式:

        式中:

        用最小二乘法估計(jì)參數(shù)β,設(shè)b0,b1,b2分別為參數(shù)β0,β1,β2的最小二乘估計(jì),則對(duì)應(yīng)最小二乘方程為

        由最小二乘法得

        4 數(shù)據(jù)處理

        對(duì)測(cè)量值統(tǒng)一坐標(biāo)后的數(shù)據(jù)如表1所示。

        表1 各測(cè)點(diǎn)在Z向直線(xiàn)度 μm

        由于需處理數(shù)據(jù)量較大,運(yùn)用矩陣可簡(jiǎn)化處理過(guò)程,采用MATLAB進(jìn)行計(jì)算并繪出三維圖形。經(jīng)處理,得 b= [6.73, -0.00492, -0.00143]T。

        最小二乘平面方程為

        各測(cè)點(diǎn)到最小二乘平面距離為

        為了便于較直觀(guān)認(rèn)識(shí)掃描架X軸和Y軸所走軌跡掃描而成平面的平面度,運(yùn)用MATLAB繪出各測(cè)量點(diǎn)在Z向相對(duì)最小二乘平面的距離,如圖5所示。

        圖5 掃描架平面度誤差三維圖

        5 影響直線(xiàn)度誤差因素分析

        5.1 基準(zhǔn)光束準(zhǔn)直精度

        激光準(zhǔn)直精度主要受激光束漂移、光線(xiàn)彎曲和大氣擾動(dòng)三方面制約[6]。激光束漂移,主要表現(xiàn)為平漂和角漂,雙頻激光直線(xiàn)度測(cè)量裝置在原理上不受激光束平行漂移的影響[7],同時(shí)在實(shí)際運(yùn)用中,也可忽略激光束角漂移的顯著影響,即對(duì)光束漂移有自適應(yīng)性。光線(xiàn)彎曲主要由溫度、氣壓和水汽分壓影響空氣折射率不均勻 (梯度存在)導(dǎo)致。另外,大氣湍流的存在,導(dǎo)致局部空氣折射率隨機(jī)變化,從而導(dǎo)致光束隨機(jī)抖動(dòng)。對(duì)于光線(xiàn)彎曲和大氣擾動(dòng),通過(guò)環(huán)境補(bǔ)償可減小其對(duì)測(cè)量影響。

        5.2 雙面反射鏡誤差對(duì)測(cè)量影響

        雙面反射鏡誤差對(duì)測(cè)量影響主要體現(xiàn)在平面度誤差和雙面反射鏡左右兩邊制造誤差對(duì)直線(xiàn)度測(cè)量的影響。雙面反射的平面度誤差會(huì)引起附加光程差,附加光程差將帶來(lái)被測(cè)方向的高低變化量 (約0.6 μm)。

        由于直線(xiàn)度反射鏡玻璃材料的不均勻性和制造誤差[8],反射鏡左右兩邊對(duì)光線(xiàn)的作用有著細(xì)微的差別,引入了測(cè)量誤差為±0.15M2μm(M為行程距離)。為了得到更高的精度,在完成第一組測(cè)量之后,需要將反射鏡旋轉(zhuǎn)180°再重復(fù)測(cè)量一組數(shù)據(jù),將兩組數(shù)據(jù)的均值作為最終的評(píng)定結(jié)果,這樣可抵消反射鏡左右兩側(cè)的儀器誤差。

        5.3 斜率誤差

        斜率誤差是由于被測(cè)位移軸線(xiàn)和直線(xiàn)度反射鏡的光學(xué)軸線(xiàn)之間不平行引起,測(cè)量數(shù)據(jù)存在隨動(dòng)鏡移動(dòng)而遞增的趨勢(shì),斜率誤差過(guò)大會(huì)帶來(lái)較大的測(cè)量誤差。為了盡可能消除斜率誤差,采用在測(cè)量之前多次調(diào)準(zhǔn)光路使光線(xiàn)軸與被測(cè)位移軸線(xiàn)盡可能平行 (調(diào)至顯示值小于20 μm,調(diào)整原理如圖6所示),數(shù)據(jù)分析時(shí)再運(yùn)用數(shù)學(xué)方法去除殘余斜率誤差的策略。

        圖8 近端清零遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)反射鏡

        5.4 導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)直線(xiàn)度測(cè)量影響

        測(cè)量裝置在直線(xiàn)度測(cè)量過(guò)程中,感受器件 (渥拉斯頓棱鏡)是靠一磁性座吸在導(dǎo)軌副上沿導(dǎo)軌一起運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌副會(huì)帶著感受器件一起做6個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)(沿3個(gè)軸的平動(dòng)和繞3個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng),見(jiàn)圖7)。對(duì)本例測(cè)X軸Z向直線(xiàn)度分析,主要受4個(gè)因素影響,Y向直線(xiàn)度、繞X軸滾轉(zhuǎn)、繞Y軸偏擺和繞Z軸俯仰。繞Y軸偏擺,若感受器件是渥拉斯頓棱鏡,相當(dāng)于激光束的角漂;繞Z軸俯仰、繞X軸滾轉(zhuǎn)和沿Y向直線(xiàn)度影響相當(dāng)于激光束平漂影響。渥拉斯頓棱鏡對(duì)激光束的平漂和角漂具有自適應(yīng)性,故這4個(gè)因素對(duì)直線(xiàn)度誤差測(cè)量影響小 (但對(duì)兩光束重合度有影響),在實(shí)際測(cè)量中可忽略。

        圖7 渥拉斯頓棱鏡隨導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)示意圖

        5.5 環(huán)境對(duì)直線(xiàn)度測(cè)量影響

        外界環(huán)境對(duì)直線(xiàn)度測(cè)量影響因素主要是空氣波動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)會(huì)增大采樣的隨機(jī)誤差,也會(huì)使固定激光器的調(diào)整機(jī)構(gòu)存在機(jī)械位移,造成激光光線(xiàn)緩慢的角度漂移。為了減小隨機(jī)誤差的影響,直線(xiàn)度測(cè)量運(yùn)用長(zhǎng)時(shí)間取平均值 (4 s內(nèi)采集4096個(gè)順序讀數(shù)求平均值并顯示結(jié)果)。另外,由于直線(xiàn)度測(cè)量本質(zhì)是測(cè)量?jī)墒獾墓獬滩睿绊懢€(xiàn)性測(cè)長(zhǎng)的因素仍會(huì)對(duì)直線(xiàn)度測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響,尤其是大量程測(cè)量,光束完全分開(kāi),有必要對(duì)光束引入環(huán)境補(bǔ)償,補(bǔ)償環(huán)境對(duì)直線(xiàn)度測(cè)量影響。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        激光干涉原理測(cè)量直線(xiàn)度,屬于對(duì)直線(xiàn)度的直接測(cè)量,是目前精度最高的直線(xiàn)度測(cè)量技術(shù),通過(guò)對(duì)誤差分析可知其對(duì)光束漂移和導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副的附加運(yùn)動(dòng)有自適應(yīng)性,可實(shí)時(shí)補(bǔ)償環(huán)境誤差,適合在現(xiàn)場(chǎng)使用。

        其次,本文提出的平面度測(cè)量方法,準(zhǔn)確充分地利用全部原始觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)所提供信息,運(yùn)用MATLAB軟件快速、直觀(guān)得評(píng)定出平面度誤差,該方法得出的結(jié)果具有無(wú)偏性和有效性,有效得解決了大型非實(shí)體平面測(cè)量問(wèn)題,測(cè)量不確定度達(dá)到U=11 μm(k=2)。

        另外,本方案對(duì)一些專(zhuān)用測(cè)量設(shè)備的檢測(cè)有一定的啟示作用。按照本方案的這種思路,根據(jù)設(shè)備運(yùn)行機(jī)理和特點(diǎn),合理選用測(cè)量設(shè)備,追溯到當(dāng)前的通用測(cè)量方法,建立測(cè)量模型,去完成專(zhuān)用設(shè)備的校驗(yàn)。

        [1]李清杰,鐘鷹.天線(xiàn)平面近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)發(fā)展概況 [J],空間電子技術(shù),2001,1:61-64.

        [2]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 117-2005平板 [S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2005.

        [3] ISO 230 -2:2006(E)Test Code for machine tools—Part 2:Determination of accuracy and repeatability of positioning numerically controlled axes[S].

        [4]杜茂華.用回歸分析法評(píng)定平面度誤差 [J].機(jī)械,2001,28(2):21-22.

        [5]費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理 [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

        [6]方仲?gòu)渭冇?,梁晉文.高精度激光準(zhǔn)直技術(shù)的研究(一)[J].航空計(jì)測(cè)技術(shù),1997,17(1):3-6.

        [7]張礅,張斌,馮其波.激光光線(xiàn)漂移抑制與補(bǔ)償方法綜述[J].光學(xué)儀器,2006,28(6):89-93.

        [8]趙東升,賈敏強(qiáng),張會(huì)慶,等.激光干涉儀測(cè)量直線(xiàn)度誤差因素分析 [J].計(jì)量技術(shù),2010(3):32-35.

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