专利汇可以提供一种二维直线度误差及其位置同时测量装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种二维直线度误差及其 位置 同时测量装置及方法。使用一个 角 锥棱镜作为三 自由度 测量光路的测量镜,激光光斑位置检测光路产生的光斑位置 信号 ,经信号采集和 数据处理 实现 水 平直线度误差和垂直直线度误差的测量,激光外差干涉位置测量光路产生的干涉信号,经信号采集和数据处理实现直线度误差测量点位置的测量。本发明不仅能实现水平和垂直直线度误差的同时测量,还可同时给出直线度误差测量点的位置,用于大行程精密 导轨 ,精密 工作台 等的直线度参数测量和校准中,提高检测效率。,下面是一种二维直线度误差及其位置同时测量装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种二维直线度误差及其位置同时测量装置,其特征在于:
包括激光光斑位置检测光路和激光外差干涉位置测量光路,激光光斑位置检测光路包括半透半反镜(11)和位置敏感探测器(12),激光外差干涉位置测量光路包括双频激光器(1)、第一偏振分光镜(2)、第一四分之一波片(3)、平面镜(4)、偏振片(5)、光电探测器(6)、法拉第旋光器(7)、第二偏振分光镜(8)、第二四分之一波片(9)、角锥棱镜(10)和半透半反镜(11);角锥棱镜(10)固定于被测物体上,随着被测物体一起运动。
2.根据权利要求1所述的一种二维直线度误差及其位置同时测量装置,其特征在于:
所述的双频激光器(1)输出频率分别为f1和f2的正交线偏振光,正交线偏振光入射到第一偏振分光镜(2)发生反射和透射分成反射光和透射光,频率为f1的反射光到达参考臂,频率为f2的透射光到达测量臂;在参考臂中,第一偏振分光镜(2)反射的频率为f1的反射光经第一四分之一波片(3)透射,经平面镜(4)反射后再回到第一四分之一波片(3)透射,再经第一偏振分光镜(2)透射、偏振片(5)透射后,入射到光电探测器(6)上;在测量臂中,第一偏振分光镜(2)透射的频率为f2的测量光经法拉第旋光器(7)入射到第二偏振分光镜(8)发生透射,经第二四分之一波片(9)后入射到角锥棱镜(10),被角锥棱镜(10)正常反射后返回经第二四分之一波片(9)透射回到第二偏振分光镜(8),再经第二偏振分光镜(8)反射到半透半反镜(11)发生透射和反射,经半透半反镜(11)反射后形成逆返光束,逆返光束回到按原光路逆返回到第一偏振分光镜(2)处,逆返光束经第一偏振分光镜(2)反射后再经偏振片(5)透射,入射到光电探测器(6);由参考臂返回的频率为f1的参考光和由测量臂返回的频率为f2的测量光在偏振片(5)汇合产生拍频干涉,拍频干涉信号被光电探测器(6)探测到生成测量信号。
3.根据权利要求1所述的一种二维直线度误差及其位置同时测量装置,其特征在于:激光光斑位置检测光路中,角锥棱镜(10)反射的测量光经第二四分之一波片(9)透射,第二偏振分光镜(8)反射后入射到半透半反镜(11)上发生透射和反射,被半透半反镜(11)反射的部分光用于产生逆返测量光束,被半透半反镜(11)透射的部分光入射到位置敏感探测器(12)上,通过检测入射到位置敏感探测器(12)上的激光光斑位置偏移量,实现被测物体的水平直线度误差和垂直直线度误差的测量。
4.根据权利要求1所述的一种二维直线度误差及其位置同时测量装置,其特征在于:所述法拉第旋光器的旋光角度为45°,所述第二偏振分光镜绕光轴沿着测量光束正向传播方向看去顺时针旋转45°放置。
5.根据权利要求1所述的一种二维直线度误差及其位置同时测量装置,其特征在于:还包含信号采集处理模块和计算机,位置敏感探测器和光电探测器均经信号采集处理模块与计算机连接,光电探测器探测到的测量信号和双频激光器提供的参考信号以及位置敏感探测器探测到的光斑位置信号均经数据采集处理模块传输至计算机进行处理,最终由计算机给出二维直线度误差及其位置测量结果。
6.应用于权利要求1-5任一所述的一种二维直线度误差及其位置同时测量方法,其特征在于:采用权利要求1-5任一所述装置,采用以下过程:
1)角锥棱镜(10)安装在被测物体上随被测物体一起运动,选择能够输出正交线偏振光的双频激光器(1),双频激光器(1)输出的正交线偏振光经过激光光斑位置检测光路和激光外差干涉位置测量光路;由光路位置敏感探测器(12)和光电探测器(6)探测到的光信号经信号采集处理同时得到被测物体的二维直线度误差及其位置值;
1.1)根据位置敏感探测器(12)探测到的光斑位置信号,获得激光光斑位置的偏移量,经信号采集处理得到被测物体的水平直线度误差和垂直直线度误差;
1.2)根据双频激光器(1)输出提供的参考信号和光电探测器(6)探测到的测量信号,经信号采集处理得到被测物体直线度误差测量点的位置。
7.根据权利要求6所述的一种二维直线度误差及其位置同时测量方法,其特征在于:所述步骤1.1)具体为:
1.1.1)将位置敏感探测器(12)探测到的激光光斑位置水平偏移量和垂直偏移量转换为旋转45°后坐标系下的水平方向直线度原始误差数据Δx′和垂直方向直线度原始误差数据Δy′,转换公式如下:
其中,ΔxPSD为位置敏感探测器(12)检测到的激光光斑位置水平偏移量,ΔyPSD为位置敏感探测器(12)检测到的激光光斑位置垂直偏移量;
1.1.2)将水平方向直线度原始误差数据Δx′和垂直方向直线度原始误差数据Δy′分别除以系数2,得到实际被测物体的水平方向直线度误差Δx和垂直方向直线度值误差Δy,计算公式如下:
8.根据权利要求6所述的一种二维直线度误差及其位置同时测量方法,其特征在于:所述步骤1.2)具体为:
1.2.1)经过对参考信号和测量信号处理,获得被测物体的直线度误差位置对应的整周期计数值N和非整周期计数值ε;
1.2.2)采用以下公式计算获得被测物体的直线度误差位置值L:
其中,n为空气折射率,λ为激光波长。
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