基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運動誤差快速測量系統的製作方法
2023-07-22 15:00:41 3
專利名稱：基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運動誤差快速測量系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學計量儀器，尤其是涉及工具機導軌的圓軌跡運動誤差的快速檢 測系統。技術背景
評價工具機加工精度的有效方法之一就是對圓運動軌跡的測量。圓軌跡運動是機械 加工中常見的運動形式之一，是利用兩軸的聯動來實現所要求的軌跡。本發明的目標是研 發基於掃頻雷射幹涉的工具機圓軌跡運動誤差檢測系統。
目前，工具機圓軌跡運動誤差檢測主要有基準圓盤法、平面正交光柵法、都卜勒雷射 測量法、雙球規球桿儀等。基準圓盤法不能精確計算、區分出圓軌跡誤差中的單項參數誤 差，一般用作檢測工具機的最大誤差。平面正交光柵法需要和運動軌跡半徑相匹配的大面積 平面光柵，這種光柵加工成本高、製造複雜。都卜勒雷射測量法需要雷射束始終打在反射平 面鏡上，測量的整個過程中光路不能被阻斷，增加了檢測的複雜性。且此方法受環境的幹擾 大、只能測量相對位移的大小。雙球規球桿儀的標定和修正比較複雜，因為球桿儀自身機械 結構的體積比較大，只能檢測運動軌跡半徑比較大的圓軌跡誤差，限制了它的使用範圍。發明內容
為克服現有技術的測量過程中檢測光路不能被阻斷，受環境的幹擾大，只能測量 相對位移，儀器的標定和修正複雜的缺點，本發明提供了一種測量過程中檢測光路被阻斷 也不會影響測量結果，能測得絕對位移，儀器的標定和修正簡單的基於掃頻雷射幹涉的圓 軌跡運動誤差快速測量系統。
基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運動誤差快速測量系統，其特徵在於包括能發出頻 率連續變化的光波的掃頻雷射器、安裝在工具機的被測導軌上的靶鏡和位於所述的掃頻雷射 器與靶鏡之間、獲取被測物體的誤差的檢測機構；所述的掃頻雷射器與所述的檢測機構之間設有將來自掃頻雷射器的光信號分成X向 光信號和Y向信號的總分光鏡；所述的檢測機構包括獲取X向光信號、檢測X向誤差的X向 檢測機構和獲取Y向光信號、檢測Y向誤差的Y向檢測機構；所述的靶鏡由兩面正交的反射鏡組成，其中一面反射鏡與X軸垂直； 所述的X向檢測機構和Y向檢測機構均包含有接收光信號、並將其分為兩束相互垂直 的分光信號的子分光鏡，將其中一束分光信號反射至所述的子分光鏡處的反射鏡，接受子 分光鏡處產生的幹涉光信號、並將所述的幹涉光信號轉換為強弱相間的電信號的光電檢測 器，和與所述的光電檢測器連接、識別該幹涉信號的周期及其周期個數的計數器，以及與所 述計數器連接、將周期個數轉換為被測物的圓軌跡誤差的處理器；第一分光信號朝向所述的靶鏡、第二分光信號朝向所述的反射鏡；所述的第一分光信 號遇到靶鏡後反射形成第一反射信號，所述的第二分光信號遇到所述的反射鏡後反射形成 第二反射信號，所述的第一反射信號和第二反射信號在所述的子分光鏡處匯聚產生所述的幹涉信號。
進一步，所述的掃頻雷射器與所述的總分光鏡之間設有阻止光信號反射回掃頻激 光器的光隔離器。
進一步，所述的總分光鏡與Y向檢測機構的子分光鏡之間設有改變Y向光信號的 傳播方向、使其對準Y向檢測機構的子分光鏡的轉向反射鏡。
進一步，所述的轉向反射鏡與Y軸向呈45°角。
進一步，所 述的處 理器通 過公式
權利要求
1.基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運動誤差快速測量系統，其特徵在於包括能發出頻率 連續變化的光波的掃頻雷射器、安裝在工具機的被測導軌上的靶鏡和位於所述的掃頻雷射器 與靶鏡之間、獲取被測物體的誤差的檢測機構；所述的掃頻雷射器與所述的檢測機構之間設有將來自掃頻雷射器的光信號分成X向 光信號和Y向信號的總分光鏡；所述的檢測機構包括獲取X向光信號、檢測X向誤差的X向 檢測機構和獲取Y向光信號、檢測Y向誤差的Y向檢測機構；所述的靶鏡由兩面正交的反射鏡組成，其中一面反射鏡與X軸垂直； 所述的X向檢測機構和Y向檢測機構均包含有接收光信號、並將其分為兩束相互垂直 的分光信號的子分光鏡，將其中一束分光信號反射至所述的子分光鏡處的反射鏡，接受子 分光鏡處產生的幹涉光信號、並將所述的幹涉光信號轉換為強弱相間的電信號的光電檢測 器，和與所述的光電檢測器連接、識別該幹涉信號的周期及其周期個數的計數器，以及與所 述計數器連接、將周期個數轉換為被測物的圓軌跡誤差的處理器；第一分光信號朝向所述的靶鏡、第二分光信號朝向所述的反射鏡；所述的第一分光信 號遇到靶鏡後反射形成第一反射信號，所述的第二分光信號遇到所述的反射鏡後反射形成 第二反射信號，所述的第一反射信號和第二反射信號在所述的子分光鏡處匯聚產生所述的 幹涉信號。
2.如權利要求1所述的基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運動誤差快速測量系統，其特徵在 於所述的掃頻雷射器與所述的總分光鏡之間設有阻止光信號反射回掃頻雷射器的光隔離器。
3.如權利要求2所述的基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運動誤差快速測量系統，其特徵在 於所述的總分光鏡與Y向檢測機構的子分光鏡之間設有改變Y向光信號的傳播方向、使其 對準Y向檢測機構的子分光鏡的轉向反射鏡。
4.如權利要求3所述的基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運動誤差快速測量系統，其特徵在 於所述的轉向反射鏡與Y軸向呈45°角。
5.如權利要求4所述的基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運 動誤差快速測量系統，其特徵在於所述的處理器通過公式
全文摘要
基於掃頻雷射幹涉的圓軌跡運動誤差快速測量系統，包括掃頻雷射器、靶鏡和檢測機構，總分光鏡；檢測機構包括X向檢測機構和Y向檢測機構；檢測機構均包含子分光鏡，反射鏡，光電檢測器和計數器，以及處理器；第一分光信號朝向靶鏡、第二分光信號朝向反射鏡；第一分光信號遇到靶鏡後反射形成第一反射信號，第二分光信號遇到反射鏡後反射形成第二反射信號，第一反射信號和第二反射信號在子分光鏡處匯聚產生幹涉信號。本發明具有測量過程中檢測光路被阻斷也不會影響測量結果，能測得絕對位移，儀器的標定和修正簡單的優點。
文檔編號B23Q17/00GK102029554SQ20101055254
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者曹衍龍, 楊將新, 汪凱巍, 汪琛琛, 金鷺 申請人:浙江大學