圖1 二個(gè)分離的激光頭可以同步測(cè)量大型龍門機(jī)床的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的直線位移，且不受行程限制

圖2 顯示了在二小時(shí)內(nèi)進(jìn)行分步對(duì)角線測(cè)量空間誤差的過(guò)程，機(jī)床罩不需要打開(kāi)

      許多年來(lái)，在ASME B5.54或者ISO 230-6標(biāo)準(zhǔn)中定義的體對(duì)角線位移方法（BDDM）已經(jīng)為許多廠商，例如波音等航空航天公司提供了一種快速檢測(cè)空間誤差方法。BDDM測(cè)量機(jī)床工作空間的四條對(duì)角線，產(chǎn)生四套包括所有誤差的數(shù)據(jù)。但是，還不能提供足夠的數(shù)據(jù)以鑒別誤差的位置。

      我們的新方法－－－－－－分步對(duì)角線測(cè)量法（SSDMM），同樣是四條對(duì)角線設(shè)置，能收集12套數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以測(cè)出三個(gè)位移誤差、六個(gè)直線度誤差以及三個(gè)垂直度誤差，并不需要延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間。此外，測(cè)量得到的定位誤差可用于產(chǎn)生空間補(bǔ)償表。圖2顯示了在2小時(shí)內(nèi)進(jìn)行分步對(duì)角線測(cè)量空間誤差的過(guò)程，機(jī)床罩不需要打開(kāi)。

      SSDMM不同于BDDM，其x，y，z軸分別依次移動(dòng)并采集到對(duì)角線的定位誤差，提供了三倍的數(shù)據(jù)量，并能使每個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的定位誤差都可以測(cè)量得到。

      被測(cè)目標(biāo)移動(dòng)的軌跡并不是直線，其側(cè)向移動(dòng)較大。傳統(tǒng)的干涉儀不能做這些測(cè)量，因?yàn)椴辉试S有如此大的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。而單孔徑的激光干涉儀比如激光多普勒位移計(jì)（Laser Doppler Displacement Meter）就不受大的側(cè)向移動(dòng)的影響。使用一平面鏡作被測(cè)目標(biāo)，平行于鏡子的移動(dòng)不會(huì)轉(zhuǎn)移激光束，也不會(huì)改變從光源來(lái)的距離。

      預(yù)警維護(hù)（Predictive Maintenance，PDM）以及其他一些程序，例如機(jī)床可變性管理系統(tǒng)、可靠性及可保養(yǎng)性、失效模式及有效分析、全生產(chǎn)性保養(yǎng)等可以預(yù)測(cè)出機(jī)床失效（偏離精度指標(biāo)）。通過(guò)比較用激光校準(zhǔn)、振動(dòng)分析以及紅外溫度記錄等儀器收集到的當(dāng)前和以前的數(shù)據(jù)，制成預(yù)報(bào)圖表，以預(yù)報(bào)數(shù)控部分、滾珠絲杠、導(dǎo)軌及伺服電機(jī)等機(jī)床部件是否需要補(bǔ)償、服務(wù)或者其他必須的修理。

      一臺(tái)精度等級(jí)為5.1 μ的機(jī)床每6個(gè)月要檢查一次。假設(shè)在最近三次校準(zhǔn)中，精度已經(jīng)降下降了1.27μ， 基于以前這樣的信息，可以預(yù)測(cè)，在6個(gè)月內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)是合理的。同樣，振動(dòng)分析可以披露主軸以及其他有問(wèn)題的部件的信息，以確定是否需要保養(yǎng)或者修理了。

      設(shè)立一個(gè)預(yù)警（PDM）程序需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，首先要選擇機(jī)床、校準(zhǔn)技術(shù)以及收集數(shù)據(jù)。其次確定及采購(gòu)校準(zhǔn)設(shè)備。然后用以下基本步驟來(lái)建立PDM。

1．  監(jiān)控機(jī)床情況

2．  診斷并確定問(wèn)題所在

3．  數(shù)據(jù)分析，確定糾正措施

4．  通過(guò)綜合精密測(cè)量系統(tǒng)及制造操作建立早期預(yù)警及預(yù)報(bào)。

      在細(xì)化以上可重復(fù)的基本步驟后，就可以確定可接受的性能以及精度水平。此外，必須測(cè)量并建立機(jī)床的基準(zhǔn)線。機(jī)床的測(cè)量是有規(guī)律的，在指定的時(shí)間間隔中進(jìn)行。經(jīng)過(guò)分析，將保養(yǎng)以及維修預(yù)報(bào)與生產(chǎn)安排結(jié)合起來(lái)。

      使用一有空間檢測(cè)功能的機(jī)床在加工過(guò)程中檢測(cè)工件可以大大減少周期時(shí)間并提高加工精度。在航空航天工業(yè)中，在線檢測(cè)并沒(méi)有得到發(fā)展，那是因?yàn)樵诩庸すぜ�的同一臺(tái)機(jī)床上檢測(cè)會(huì)出現(xiàn)與其相同的定位誤差。因此符合SO9000以及ISO17025要求的更新的激光校準(zhǔn)技術(shù)和方法可以同時(shí)確保制造及質(zhì)量保證計(jì)劃，并使在線檢測(cè)成為一種可行及可靠的方法。

      例如，量規(guī)的精度要求是4:1，因此，數(shù)控機(jī)床的精度必須是所加工工件指定精度的4倍以上。為滿足這個(gè)要求，在線檢測(cè)的機(jī)床的精度必須要經(jīng)過(guò)認(rèn)定。一臺(tái)經(jīng)過(guò)空間定位誤差測(cè)量的機(jī)床，其軟件可以自動(dòng)生成修正查找表，能夠使在線檢測(cè)軟件補(bǔ)償機(jī)床的空間定位誤差。