FDM 3D打印機(jī)精度檢測(cè)新突破：XD Laser激光干涉儀的卓越應(yīng)用

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)具有革命性的創(chuàng)新成果，正逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域，為產(chǎn)品制造帶來了前所未有的便利與可能。其中，F(xiàn)DM（Fused Deposition Modeling）打印技術(shù)以其獨(dú)特的材料逐層堆積方式，在消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。然而，如同任何先進(jìn)技術(shù)一樣，F(xiàn)DM 3D打印機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中也面臨著一些挑戰(zhàn)，精度問題便是其中的關(guān)鍵所在。

一、FDM 3D打印機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)與潛在問題

FDM打印技術(shù)，簡(jiǎn)單來說，就是通過將熱塑性材料加熱至熔融狀態(tài)，然后按照預(yù)設(shè)的模型路徑逐層堆積，最終構(gòu)建出三維物體。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其設(shè)備成本相對(duì)較低，操作較為簡(jiǎn)便，使得3D打印技術(shù)能夠更廣泛地應(yīng)用于個(gè)人和小型企業(yè)。然而，正是這種材料的熱熔與逐層堆疊過程，不可避免地在打印零件表面留下一層層的紋理，也就是所謂的層紋。這些層紋如果處理不當(dāng)，將會(huì)對(duì)打印精度和細(xì)節(jié)程度產(chǎn)生顯著影響，進(jìn)而降低打印成品的質(zhì)量。

二、FDM 3D打印機(jī)的檢測(cè)需求

鑒于FDM 3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性，對(duì)其進(jìn)行全面而精準(zhǔn)的檢測(cè)顯得尤為重要。線性精度、直線度精度、垂直度精度以及重復(fù)性等關(guān)鍵指標(biāo)，是衡量一臺(tái)FDM 3D打印機(jī)性能優(yōu)劣的重要依據(jù)。通過對(duì)這些指標(biāo)的檢測(cè)，可以全面評(píng)估打印機(jī)的實(shí)際性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)超差部分，并進(jìn)行校準(zhǔn)修正，從而確保打印機(jī)能夠穩(wěn)定地制造出符合需求的高質(zhì)量打印成品。

三、客戶面臨的棘手難題

在實(shí)際檢測(cè)過程中，客戶往往會(huì)遇到各種各樣的困難。本案例中的客戶所使用的3D打印機(jī)，體積小巧，內(nèi)部空間狹窄，這給檢測(cè)設(shè)備的架設(shè)帶來了極大的挑戰(zhàn)。不僅需要檢測(cè)設(shè)備在空間占用上盡可能小，而且對(duì)于錐角反射鏡的設(shè)計(jì)也提出了小巧便捷的要求。此外，在減少轉(zhuǎn)裝夾使用的前提下，還需要測(cè)量盡可能多的數(shù)據(jù)?？蛻舸饲耙呀?jīng)多次嘗試使用多個(gè)品牌的常規(guī)激光干涉儀進(jìn)行檢測(cè)，但均因各種問題而未能取得理想的效果。

四、API的創(chuàng)新解決方案——XD Laser 3D激光干涉儀

在深入了解客戶的需求和難點(diǎn)后，API公司為客戶量身定制了一套使用XD Laser 3D激光干涉儀進(jìn)行檢測(cè)的解決方案。這款激光干涉儀憑借其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和先進(jìn)的技術(shù)，在FDM 3D打印機(jī)精度檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)。

（一）兩點(diǎn)對(duì)光：簡(jiǎn)化安裝，提升效率

XD Laser全系列激光干涉儀采用了緊湊高集成優(yōu)化光路設(shè)計(jì)，將干涉鏡與主機(jī)集成在一起。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得在安裝過程中，無需單獨(dú)架設(shè)干涉鏡，僅需進(jìn)行激光頭和靶標(biāo)兩點(diǎn)對(duì)光即可完成安裝。與常規(guī)激光干涉儀繁瑣的三點(diǎn)對(duì)光方式相比，XD Laser激光干涉儀不僅避免了光路調(diào)整的復(fù)雜性，還大大減少了對(duì)空間的占用需求。這一優(yōu)勢(shì)在面對(duì)本案例中客戶小巧的3D打印機(jī)時(shí)，顯得尤為突出，使得檢測(cè)設(shè)備能夠順利安裝，并確保檢測(cè)作業(yè)的流暢進(jìn)行。

（二）有效減少余弦誤差：提高測(cè)量精度

在進(jìn)行線性精度測(cè)量時(shí)，常規(guī)激光干涉儀由于需要三點(diǎn)對(duì)光，且在調(diào)整光路時(shí)只能依賴操作軟件中的光強(qiáng)條，這使得操作人員在調(diào)整過程中很容易出現(xiàn)光路與實(shí)際運(yùn)動(dòng)軸方向夾角較大的情況，從而產(chǎn)生較大的余弦誤差，導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量數(shù)值小于真實(shí)值。而XD Laser激光干涉儀通過兩點(diǎn)對(duì)光的方式，并結(jié)合數(shù)字化直線度實(shí)時(shí)參數(shù)顯示功能，能夠以數(shù)字化的手段將激光光路與運(yùn)動(dòng)軸的夾角盡可能減小，從而大幅降低余弦誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，顯著提高了線性精度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

（三）直線度測(cè)量：快速高效，實(shí)時(shí)反饋

常規(guī)激光干涉儀在進(jìn)行直線度測(cè)量時(shí)，操作過程繁瑣復(fù)雜。除了需要使用干涉鏡組外，還需配備專用的直線度測(cè)量鏡組，并且在調(diào)整光路時(shí)，需要確保分出的分別打到上/下（或左/右）兩個(gè)垂直度反射鏡的激光與反射鏡面保持垂直。在測(cè)量同一軸的不同方向直線度時(shí)，還需頻繁更換鏡組并重新調(diào)整光路，操作過程極為不便。而XD Laser激光干涉儀則通過集成的高性能PSD位移傳感器，實(shí)現(xiàn)了直線度測(cè)量的革命性突破。只需在兩點(diǎn)對(duì)光安裝完成后，即可一次性輕松獲取上下及左右兩組直線度數(shù)據(jù)。激光在打入靶標(biāo)后，分成兩道光，其中一道用于線性數(shù)據(jù)測(cè)量，另一道則通過高性能PSD傳感器進(jìn)行直線度參數(shù)測(cè)量。PSD傳感器能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并以數(shù)字實(shí)時(shí)顯示的方式反饋給操作者，操作簡(jiǎn)單、便捷。此外，由于常規(guī)激光干涉儀在測(cè)量過程中不允許斷光，限制了其在導(dǎo)軌安裝實(shí)時(shí)調(diào)整階段的應(yīng)用；而XD Laser激光干涉儀憑借其高性能PSD傳感器，不僅測(cè)量精準(zhǔn)，而且具備出色的動(dòng)態(tài)性能，無懼?jǐn)喙?，可?shí)時(shí)對(duì)直線度參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、讀取和顯示，為導(dǎo)軌安裝調(diào)整提供了有力支持。

（四）垂直度測(cè)量：便捷操作，提升效率

與直線度測(cè)量類似，常規(guī)激光干涉儀在測(cè)量垂直度誤差參數(shù)時(shí)，同樣面臨著復(fù)雜的鏡組編排和光路調(diào)整問題。由于垂直度測(cè)量依賴于兩軸的直線度參數(shù)，因此需要在測(cè)量?jī)奢S直線度鏡組的基礎(chǔ)上，再增加垂直度測(cè)量組件，這使得光路調(diào)整更加復(fù)雜，對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)和技巧要求極高。而XD Laser激光干涉儀在測(cè)量垂直度參數(shù)時(shí)，借助其高性能PSD傳感器，在直線度測(cè)量的基礎(chǔ)上，只需在相應(yīng)位置加裝一個(gè)五角棱鏡，確保激光實(shí)現(xiàn)90度轉(zhuǎn)折，即可完成垂直度測(cè)量。這種簡(jiǎn)便的操作方式，避免了常規(guī)激光干涉儀復(fù)雜的鏡組切換和光路調(diào)整過程，大大提高了測(cè)量效率。對(duì)于本案例中空間有限的3D打印機(jī)來說，XD Laser激光干涉儀的這一優(yōu)勢(shì)更是解決了客戶長(zhǎng)期以來在垂直度測(cè)量方面的難題。

五、更多拓展與選擇

除了本次案例中使用的XD Laser 3D激光干涉儀，還根據(jù)不同客戶的測(cè)量應(yīng)用需求，推出了1D、5D、6D型號(hào)的XD Laser激光干涉儀。其中，6D型號(hào)功能更為強(qiáng)大，一次安裝可以同時(shí)測(cè)量六個(gè)參數(shù)（X、Y、Z、擺角、俯仰角、滾動(dòng)角），并且提供了標(biāo)準(zhǔn)型（精度精度0.5μm/m）和精密型（精度精度0.2μm/m）兩種選擇，能夠滿足日常生產(chǎn)以及實(shí)驗(yàn)室對(duì)于高精度測(cè)量的不同需求。

六、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用展示

在實(shí)際應(yīng)用中，XD Laser 3D激光干涉儀展現(xiàn)出了其卓越的性能和適應(yīng)性。如圖所示的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，小巧的接收鏡配合兩點(diǎn)對(duì)光安裝的工作方式，完美適應(yīng)了客戶的測(cè)量環(huán)境，不僅順利完成了對(duì)小型FDM 3D打印機(jī)的各項(xiàng)精度檢測(cè)任務(wù)，還為客戶提供了準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支持，確保了打印機(jī)的性能優(yōu)化和打印成品質(zhì)量的提升。

綜上所述，XD Laser激光干涉儀以其創(chuàng)新的設(shè)計(jì)、先進(jìn)的技術(shù)和卓越的性能，為FDM 3D打印機(jī)精度檢測(cè)提供了一種高效、精準(zhǔn)、便捷的解決方案。無論是在解決復(fù)雜的檢測(cè)難題，還是滿足不同客戶的多樣化需求方面，都展現(xiàn)出了無可比擬的優(yōu)勢(shì)。相信隨著科技的不斷進(jìn)步，XD Laser激光干涉儀將在3D打印領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，推動(dòng)這一前沿技術(shù)向著更高精度、更高質(zhì)量的方向發(fā)展。