全球化的競(jìng)爭(zhēng)和品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，要求機(jī)床具有更高的定位精度、更小的公差及更高的進(jìn)給率。為達(dá)到這些要求并加工出高品質(zhì)高精度的零件，必須得測(cè)量機(jī)床的三維體積定位精度。

    20年前，機(jī)床的最大定位誤差為絲桿的螺距誤差及絲桿的熱膨脹誤差。而今，上述的大部分誤差已被大幅降低，機(jī)床的主要誤差轉(zhuǎn)為垂直度誤差和直線度誤差。為了達(dá)到高的機(jī)床三維空間定位精度，機(jī)床上所有的3個(gè)位移誤差、6個(gè)直線度誤差和3個(gè)垂直度誤差都必須得測(cè)量與補(bǔ)償。如果依賴傳統(tǒng)的激光干涉儀來(lái)測(cè)量的話，將是相當(dāng)困難且費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，往往需數(shù)日停機(jī)且只有經(jīng)驗(yàn)豐富的行家才能完成測(cè)量工作。

    美國(guó)光動(dòng)公司（Optodyne, Inc.）專為機(jī)床三維體積定位誤差測(cè)量開(kāi)發(fā)了一種革命性的激光矢量測(cè)量技術(shù)（已獲得美國(guó)專利）——它僅需數(shù)小時(shí)便可完成測(cè)量工作，而采用傳統(tǒng)激光干涉儀的話將耗用幾天時(shí)間。這使得三維體積定位誤差測(cè)量和補(bǔ)償變得實(shí)用的同時(shí)，還可兼顧更高的精度和更小的公差。

    意大利的一家公司JOBS S.P.A.是光動(dòng)公司的用戶之一，主要生產(chǎn)制造三軸和五軸高速線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床。兩年前JOBS購(gòu)入光動(dòng)公司的激光多普勒干涉儀（LDDM）以取代傳統(tǒng)的激光校準(zhǔn)設(shè)備。結(jié)合三維體積定位誤差測(cè)量技術(shù)，或者結(jié)合分步對(duì)角線測(cè)量技術(shù)（也由光動(dòng)公司發(fā)明），LDDM使JOBS很容易地做到精確的測(cè)量，并能在生產(chǎn)運(yùn)作發(fā)生危機(jī)前就察覺(jué)到相關(guān)問(wèn)題。使得JOBS公司很清楚地了解機(jī)床的誤差，以及時(shí)地校準(zhǔn)這些誤差，因而以更有競(jìng)爭(zhēng)性的價(jià)格交付給用戶。

    借助三維體積激光校準(zhǔn)設(shè)備，分步對(duì)角線測(cè)量方法使用4條相同的對(duì)角線設(shè)置采集了12組資料。基于此資料，所有三個(gè)位移誤差、六個(gè)直線度誤差和三個(gè)垂直度誤差都能確定。測(cè)得的定位誤差可用來(lái)產(chǎn)生三維體積補(bǔ)償表，此表進(jìn)而能夠被上載到Siemens 840D控制器以校準(zhǔn)定位誤差，從而提高了定位精度。

    據(jù)JOBS公司實(shí)際使用，采用光動(dòng)的干涉儀以及分步對(duì)角線測(cè)量方法，只須很少的幾次測(cè)量便能得到足夠多的資料，非常清楚地顯示出機(jī)床的狀態(tài)。JOBS讓一些常見(jiàn)問(wèn)題迎刃而解，諸如裝配誤差、溫度變化引起的誤差以及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的問(wèn)題等，并沒(méi)有增加裝配時(shí)間。而且，用于三維體積校準(zhǔn)的分步對(duì)角線測(cè)量最多需要7次測(cè)量，從這7次測(cè)量中可了解到大部分誤差的類型及大小。

    JOBS公司使用的光動(dòng)公司的LDDM技術(shù)，采用了單光束的MCV-500及雙光束的MCV-2002從一可移動(dòng)的靶標(biāo)上反射回調(diào)制過(guò)的激光光束，帶有位置信息的光束被探測(cè)到并經(jīng)過(guò)處理用來(lái)產(chǎn)生查找表，因而能使控制器補(bǔ)償誤差。

    由于返回光束沒(méi)有像傳統(tǒng)的激光干涉儀那樣對(duì)偏移有要求，因此設(shè)置起來(lái)非?？?mdash;僅需調(diào)整兩個(gè)組件：一個(gè)單孔的發(fā)射和接受激光束的激光頭，一個(gè)作為靶標(biāo)的平面鏡。實(shí)踐證明，單光束的MCV-500利用分步對(duì)角線測(cè)量，只要中斷很少裝配時(shí)間便能得到三維體積定位誤差，因此大幅降低了成本。

沿激光束方向的分步對(duì)角線位移測(cè)量及主軸或平面鏡的分步移動(dòng)示意圖

    激光和平面鏡安置在主軸和工作臺(tái)上，沿每一軸X軸、Y軸、Z軸分別及分步交替移動(dòng)，如此重復(fù)直到走到對(duì)角線的對(duì)角上。所有三個(gè)軸每一步移動(dòng)后對(duì)角線的定位誤差就被采集到。這項(xiàng)技術(shù)采集了三倍的資料量，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一軸移動(dòng)時(shí)位移誤差的測(cè)量。見(jiàn)圖5。

    靶標(biāo)移動(dòng)的軌跡并不是直線，側(cè)向移動(dòng)是較大的。而傳統(tǒng)的干涉儀不允許這么大的側(cè)向移動(dòng)，因而測(cè)不到資料。而LDDM激光干涉儀使用一平面鏡作靶標(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。因此，測(cè)量不會(huì)受到影響。最多可以有四個(gè)工作位置的溫度傳感器連接到自動(dòng)溫度補(bǔ)償單元。自動(dòng)溫度補(bǔ)償也對(duì)諸如環(huán)境因素，如空氣溫度、大氣壓力以及機(jī)床溫度的變化提供補(bǔ)償。