提高機床校準時間方法解析 位移測量手段
1881年Michelson 發明了干涉儀。他后來在1907年為此獲得了諾貝爾物理獎。Michelson 干涉儀用白光作光源，并用了固定和可移動的反射鏡。Michelson 干涉儀通過計算干涉條紋一直被用來測量距離或比較距離。隨著激光的發明，單頻的氦氖激光取代了白光作為光源，并用二個角錐棱鏡代替了平面鏡。
單頻的氦氖激光束被一分束器分成二束光，一半光束通過一可移動的角錐棱鏡，另一半則反射到一固定的角錐棱鏡。二反射光束回來時在分束器相遇。將所有光路精密地調準后，這二相遇的光束就相互干涉，并產生干涉條紋。用一小面積的光電探測器計數條紋。每一周期的強度變化表示可移動角錐棱鏡行程的半波長。假如已知激光的波長，那么可移動角錐棱鏡行程也可地得到。單頻干涉儀的問題是對于噪聲太敏感。因此，從移動中無法辨別電噪聲還是增益漂移。
雙頻的干涉儀使用一雙頻的氦氖激光器，將二個不同頻率光束混合后產生一載波頻率。因此，攜帶的距離信息是以交流波形式而不是直流波形式。雙頻干涉儀的問題是需要笨重的永磁鐵以及精密的光學元件以穩定激光頻率，保持偏振，并使回到激光諧振腔的散射光減到zui小。由于該系統體積笨重，并有大量的光學元件，因此測量時大部分機床需要打開機床罩。
激光多普勒校準系統
激光多普勒校準系統使用一激光多普勒位移測量儀（LDDM），該系統結合了微波雷達技術、多普勒效應以及光學外差技術。LDDM采用了電光、光學外差工藝及相位解調器來得到移動角錐的位置信息。
LDDM是用一氦氖激光束照射一反射鏡來測量位移的。當反射鏡移動時被反射的激光束發生頻率變化。由于被反射激光束的相位正比于反射鏡的位置，因此可以測量得到位置的變化。
對于LDDM來說，偏振及彌散光不是一個問題，也不需要精密的光學系統。鏡子可以隨意插入光路，簡單的反射鏡就可以用來反射激光束到任意的角度。
如何使用激光多普勒校準系統
要校準普通或者滾珠絲桿，在軸上放一刀片，馬達驅動絲桿觸發了位置傳感器。例如可以用四個位置傳感器來采集四套每轉的數據。位置傳感器送出一TTL脈沖到PCMCIA卡以觸發數據采集。不間斷地采集數據的關鍵是外部觸發器和數據采集與TTL觸發脈沖同步，也即同時采集數據。用四個位置傳感器測得的典型的滾珠絲桿的螺距誤差是每轉0.2英寸。因此在超過20英寸的絲桿上每英寸可以測20個數據。在這個例子中，熱膨脹誤差比螺距誤差小得多。
要校準數控機床的一個軸，將激光頭放置在床身上，反射鏡或者靶標被安置在主軸上。將激光束與常規靜態的激光校準一樣調整到平行與主軸。但是與通常每走一步要停5秒鐘一直走到終點不同，現在將主軸調整到可以從開始一直連續移動到終點而不需要任何停止。 序言：常規測量數控機床位移誤差的方法是靜態的---在每次測量間隔機器要停幾秒鐘穩定下來，然后采集定位數據。對于小間距或長行程機床的測量，這意味著需要相當可觀的停機時間。而同樣的測量，采用不間斷的同步數據采集，僅需幾分鐘。事實上，不間斷的同步數據采集還可以測量更多的點，提供更多的細節且省時間。譬如，如果每25毫米間隔要停5秒鐘的話，1,250毫米的軸長以及5個來回的操作需要50分鐘以上的時間。
此外，靜態定位誤差通常是由于幾何尺寸、導軌以及結構剛性引起的。而一般不測量的動態定位誤差則是由伺服參數、諧振頻率以及加速度或減速度引起的。換句話說，因為機床在采集數據前停下來了，這就遺漏了伺服或動態誤差。理論上軌跡精度應該可以用動態位移誤差表來改進，而不是靜態位移誤差表。對于模具制造商來說，這一點特別重要，因為必須要保證模具腔與多種表面組成的復雜幾何形狀*一致。
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