一、超高速切削技术

　　超高速切削技术是近年来发展起来的集高效、优质和低耗为一身的先进制造技术。超高速切削加工不仅可大幅度缩短加工时间，提高加工效率，降低加工成本，而且可以使零件的表面加工质量和加工精度达到更高的水平。超高速机床在进行超高速切削时，为了保持刀具每齿进给量基本不变，随着主轴转速的提高，进给速度也必须大幅度提高。目前，高速加工中心和NC铣床工作台的进给量(进给速度)已达到20～30m/min，快速空程速度有些甚至超过60m/min，加速度达25m/s2，因而对进给部件的动态特性提出了非常高的要求，而IT制造业则对速度要求则更高。对这些高速运动参数的准确测量已成为一项必不可少的需求。

　　纳米技术、信息技术与生物技术被称为21世纪的三大主导技术。在物质世界的微观领域内，人类取得了巨大的进步，在接近纳米尺寸的世界里，科学家们发现了一些物理、化学上的奇异现象，由这些全新的发现引发全新理论的问世给人类带来重大的影响，美国、日本和欧盟等都纷纷提出自己的纳米技术发展战略和计划，大力发展并开展纳米设备的研究和制造，纳米设备的位移控制或振动的研究，则离不开作为其基准的激光干涉仪测量装置。如何能稳定可靠地测量纳米级参数或准确地控制纳米级运动的课题也摆在许多科研技术人员面前。

　　随着航天、航空、船舶、高铁、水电核电等能源、运输等行业的发展，零件尺寸日益见大，加工设备的加工范围要求也越来越大，数十米长的运动导轨也司空见惯。如何保证、调整超长导轨直线度及长距离的直线定位精度检测，也是许多制造业界的专家学者正在探讨地问题。

　　二、激光干涉仪应用日益普及

　　激光测量系统的应用日益普及，不仅广泛用于设备校准，而且还成为机器开发及制造过程中理想的研究和分析工具。日益严格的质量保证程序、持续发展的高速加工以及对高可靠性和高重复精度的需求，都在促进它的普及。随着微电子学、半导体、生物医学以及数字影像等领域的技术发展，对于各种机器的定位和动态性能要求有了更高的标准，如PCB钻孔机、晶片切割机、贴片机及XY运动平台等。对于位置精度要求高的机器，了解其动态性能 — 加速度、速度、振动、缓冲时间、共振和阻尼 — 在很多应用中都至关重要。这些特性将影响到诸如位置精度、重复精度、表面粗糙度、产量以及磨损等工作能力。

　　Renishaw公司长期致力于提高制造业和科研的生产力。公司成立于1973年，提供坐标测量机测头传感器和控制器、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。自1985年以来，Renishaw一直积{jz}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，目前有数千台系统在全球得到使用;2001年RLE激光尺得以推出，广泛用于集成电路制造设备的精密反馈系统中;在2007年推出XL-80校准激光干涉仪，在高速、高精度、大范围性能上更强大;2009年又为RLE10/20光导纤维激光尺系统研发出16 384细分的RSU10接口，使得在保证60m/min高速测量的基础上实现高达0.01nm的激光测量分辨率，为高速、微细超精、重大型装备的检测提供了稳定可靠地激光干涉测量方案。

　　三、XL-80轻巧型激光干涉仪

　　新型XL-80激光干涉仪系统是快速、高精度测量的理想解决方案。为了有效检定机器的定位精度、重复精度及动态性能，你需要高速数据采集和xx的、可溯源的测量结果。Renishaw的XL-80系统在令人称奇的50kHz频率下读取读数，{zg}线性测量速度可达240m/min，线性分辨率达1nm，如图1所示。

图1 XL80激光干涉仪系统使用示意图

　　系统配合各种光学镜组和软件，可以识别机器轴运动的线性、俯仰、扭摆和直线度误差，并可协助调整伺服系统以降低振动并改善调整时间。体积轻巧的特点以及线性光学镜组允许放在空间狭小受限和动态性能很关键的场合进行测量。XC-80对空气折射率的变化进行补偿，从而在各种环境条件下保持±0.5×10-6的线性定位测量精度，该精度已通过国内外各计量机构认证。

图2 ML10X或XL80进行长达80m远距离测量的原理示意图

　　激光和传统的光学镜组组合使用往往无法完成测量某些纳米位移要求的工作。这可能是因为传统的角锥反射镜太大或太重，无法固定在移动的物体上，或可能影响该物体的移动。可以采用略微不同的光学镜设定，使用平面镜而不是线性角锥反射镜将激光光束返回到激光头上。在某些情况下，可用一个简单的反射面代替平面镜。基于平面干涉镜的透镜干涉原理如图3所示。

图3 微位移、高速振动测量的原理示意图

　　此系统是传统的干涉镜的简易变体，透镜位于分光镜/干涉仪组合的后面，使光束向下集中照射到平面镜的一个斑点上。由于斑点极小，经过仔细准直，可以使用很小的平面镜，如5mm，而且质量可以很轻。不过测量范围限于几百微米。如果检验如机器主轴的振动/共振，这种平面镜可能非常有用，它可直接粘到主轴上，如果主轴经过抛光处理，可使用主轴表面作为反射面，如高速旋转达每分钟数万转的陀螺仪轴向跳动、经向跳动的检测。

　　四、RLE光纤激光尺和RSU10高细分接口

　　雷尼绍的RLE光纤激光尺是基于激光干涉原理设计的，它与传统的钢带和玻璃光栅尺相比，不但保持了易于安装的特点，同时可产生高分辨率的线性位置反馈信号。RLE激光尺可运用单激光源提供双轴或单轴测量，并利用光纤联接直接将激光束导入轴上测量位置。这种特性使得它从根本上避免了其他激光干涉仪器所遇到的复杂的外部传输情况，因为其他的激光干涉仪器需要光学元件和精密的安装结合起来才能将光束送达轴上。相比较而言，雷尼绍的RLE激光尺只需在轴上的移动元件上安装一个光学件。为进一步简化安装，RLE激光尺自带一个准直辅助镜，这样将激光准直过程简化为“即装即用”，如图4所示。

图4 两轴RLE光导纤维激光尺系统示意图

　　RLE有多种可选配置，既可采用回射反射镜，也可采用平面镜，其测长可达4m。RLE的输出可以是数字的RS422方波信号，其分辨率从10nm到633nm;也可以是1Vpp Sin/Cos信号，通过外部细分可达到更高的分辨率。配装可选的实时补偿器，在多种外界环境条件下，其定位精度水平可达到1μm/m。2009年，雷尼绍公司推出RSU10接口将RLE激光尺输出的1Vpp的差分模拟正/余弦信号，经过高达16 384细分，通过USB口将高分辨率的位置信号输出给电脑，如图5所示。其{zg}分辨率达9.64pm (双光束平面反射镜干涉仪-PMI)，{zg}速度1m/s(双光束平面反射镜干涉仪-PMI)，非线性误差(SDE) (PMI)小于±3nm (在速度<50mm/s和光强>75%条件下) 或小于±4nm (在速度<1m/s和光强>75%条件下)，电器噪音(PMI)小于0.1nm RMS ({bfb}光强下)。

图5 RLE光导纤维激光尺与RSU10细分接口构成纳米测量系统示意图

　　LE系统可与雷尼绍公司成熟的LaserXL& #8482;/QuickViewXL& #8482; 软件相配合使用，支持USB Ⅱ接口，对于大多数场合可直接记录高分辨率数据，如图6、图7所示。

图6 LaserXL校准软件示意图

图7 QuickViewXL示波器软件示意图

　　对于X-Y平台、半导体硅片检测机、机床定位反馈、三测机定位反馈、精密检测规、玻璃研磨机和其他各种精密运动机械，RLE是理想之选。

　　六、结语

　　雷尼绍公司激光干涉仪系列产品以其高性能、高稳定性、广泛的应用领域、良好的xxx和的售后服务，使得其得到各行各业用户的认同。相信其激光干涉仪产品在高速、微细超精、重大型装备的精度检测方面的出色表现，不仅会给传统难得机械制造工业的发展提供动力，也为我国航天、航空、船舶、钢铁及水电核电等能源、运输等行业的发展提供不可多得的工具。