一种位移与角度同步测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种位移与角度同步测量系统，包括：激光器、分束器、读数头、测量光栅、接收器以及信号处理系统；读数头将第一双频激光和第二双频激光经偏振分束后经过反射以利特罗角入射至所述测量光栅上，然后携带相位信息的衍射光按原路返回，再在所述读数头内经偏振分束后在所述读数头内重合，并出射至所述接收器；接收器将光信号转换为电信号，并输送给所述信号处理系统进行信号处理。本发明专利技术公开的位移与角度同步测量系统能实现位移与角度的同步、精确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种位移与角度同步测量系统
本专利技术涉及精密测量
，特别涉及一种位移与角度同步测量系统。
技术介绍
精密位移测量技术在半导体加工、精密机械制造、大尺寸衍射光栅制造等领域有着十分重要的作用。衍射光栅位移测量系统以光栅栅距为测量基准，采用对称极次衍射光干涉实现位移测量，该位移测量系统受环境制约小，测量重复性好，配合高倍的电子细分能够实现高分辨率和高精度测量。目前衍射光栅位移测量系统多通过测量光栅相位变化实现光栅矢量方向位移测量。但在一些特定的用途中测量中，仅测量位移量是不够的，往往需要在测量位移的同时伴随着偏转角度的测量的需求，此时通常在以上基础上辅助一些角度测量装置。角度测量是几何计量技术的重要组成部分，在精密加工和检测
有着广泛的应用。对于物体的小角度高精度的测量时角度测量的一个重要方面，有着很强的应用需求。通常光学角度测量是通过CCD或位置敏感探测器测量激光或者准直光束的偏转量，从而得出角度的偏转。受限于探测器的分辨精度以及响应速度，使其在使用中受到了诸多限制。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术实施例提供了一种位移与角度同步测量系统，可以实现位移与角度同步精密测量。所述位移与角度同步测量系统包括：激光器、分束器、读数头、测量光栅、接收器以及信号处理系统；所述激光器，可发出正交偏振的双频激光；所述分束器，将所述双频激光分为第一双频激光和第二双频激光；所述读数头，将所述第一双频激光和第二双频激光经偏振分束后经过反射以利特罗角入射至所述测量光栅上，然后携带相位信息的衍射光按原路返回，再在所述读数头内经偏振分束后在所述读数头内重合，并出射至所述接收器；所述接收器将光信号转换为电信号，并输送给所述信号处理系统进行信号处理。在一些实施例中，所述接收器包括：第一接收器与第二接收器。在一些实施例中，所述接激光器为双频激光器。在一些实施例中，所述读数头包括：偏振分束棱镜、第一1/4波片、第二1/4波片、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜以及第四反射镜；所述第一双频激光和第二双频激光同时入射至所述偏振分束棱镜中，并根据偏振方向分别被所述偏振分束棱镜分为P光与S光；所述P光与S光经过所述第一1/4波片和所述第二1/4波片后变为右旋偏振光及左旋偏振光，并分别经过第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜以及第四反射镜，以利特罗角入射至所述测量光栅上，并经过测量光栅后，携带相位信息的衍射光按原路返回，再分别经过所述第一1/4波片和所述第二1/4波片后变为S光与P光，并再次入射至所述偏振分束棱镜中，并在偏振分束面中重合后射出所述偏振分束棱镜，进入所述接收器。在一些实施例中，所述测量光栅为平面反射光栅。在一些实施例中，所述第一平面反射、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜为玻璃基底镀铝反射镜。在一些实施例中，所述分束器与所述偏振分束棱镜胶合在一起。在一些实施例中，所述第一1/4波片与第二1/4波片与所述偏振分束棱镜集成在一起。在一些实施例中，所述激光器上还设置有折转镜。在一些实施例中，所述第一双频激光和第二双频激光的能量相同且出射方向平行。本专利技术的技术效果：本专利技术公开的位移与角度同步测量系统，通过激光器、分束器、读数头、测量光栅、接收器以及信号处理系统之间的相互配合实现位移与角度的同步测量，在测量过程中，随着测量光栅运动，接收器同步接收测量信号，通过接收的相位信号反演出测量光栅的位移，并通过两个接收相位信号的差值反演出测量光栅的转动角度，从而实现位移与角度的同步测量。本专利技术公开的位移与角度同步测量系统可以实现精确、同步地进行位移测量与角度测量。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的一种位移与角度同步测量系统的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的读数头光路示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的位移与角度同步测量系统部分结构示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的位移与角度同步测量方法流程示意图。其中，附图标记具体为：100、位移与角度同步测量系统100；1、激光器；101、折转镜101；2、分束器；3、读数头；301、偏振分束棱镜301；302、第一1/4波片；305、第二1/4波片；303、第一反射镜；304、第二反射镜；306、第三反射镜306；307、第四反射镜；4、测量光栅；5、第一接收器；6、第二接收器；7、信号处理系统。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。参考图1至图3所示，示意出了根据本专利技术一个实施例的位移与角度同步测量系统100，可以实现位移与角度同步精密测量。所述位移与角度同步测量系统100包括：激光器1、分束器2、读数头3、测量光栅4、接收器以及信号处理系统7；所述激光器1，可发出正交偏振的双频激光；所述分束器2，将所述双频激光分为第一双频激光和第二双频激光；所述读数头3，将所述第一双频激光和第二双频激光经偏振分束后经过反射以利特罗角入射至所述测量光栅4上，然后携带相位信息的衍射光按原路返回，再在所述读数头3内经偏振分束后在所述读数头3内重合，并出射至所述接收器；所述接收器将光信号转换为电信号，并输送给所述信号处理系统7进行信号处理。在一些实施例中，所述接收器包括：第一接收器5与第二接收器6。在一些实施例中，所述接激光器1为双频激光器1。在一些实施例中，所述读数头3包括：偏振分束棱镜301、第一1/4波片302、第二1/4波片305、第一反射镜303、第二反射镜304、第三反射镜306以及第四反射镜307；所述第一双频激光和第二双频激光同时入射至所述偏振分束棱镜301中，并根据偏振方向分别被所述偏振分束棱镜301分为P光与S光；所述P光与S光经过所述第一1/4波片302和所述第二1/4波片305后变为右旋偏振光及左旋偏振光，并分别经过第一反射镜303、第二反射镜304、第三反射镜306以及第四反射镜307，以利特罗角入射至所述测量光栅4上，并经过测量光栅4后，携带相位信息的衍射光按原路返回，再分别经过所述第一1/4波片302和所述第二1/4波片305后变为S光与P光，并再次入射至所述偏振分束棱镜301中，并在偏振分束面中重合后射出所述偏振分束棱镜301，进入所述接收器。在一些实施例中，所述测量光栅4为平面反射光栅。在一些实施例中，所述第一平面反射、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜为玻璃基底镀铝反射镜。在一些实施例中，所述分束器2与所述偏振分束棱镜301胶合在一起。在一些实施例中，所述第一1/4波片302与第二1/4波片305与所述偏振分束棱镜301集成在一起。在一些实施例中，所述激光器1上还设置有折转镜101。在一些实施例中，所述第一双频激光和第二双频激光的能量相同且出射方向平行。另一方面，参考图4所示，示意出了根据本专利技术一个实施例的一种位移与角度同步测量方法，其通过位移与角度同步测量装置进行位移与角度的同步测量，所述位移与角度同步测量装置包括：激光器1、分束器2、读数头3、测量光栅4、接收器以及信号处理系统7，所述方法包括步骤：S1，所述激光器1发出正交偏振的双频激光；S2，所述双频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位移与角度同步测量系统，其特征在于，包括：激光器、分束器、读数头、测量光栅、接收器以及信号处理系统；所述激光器，可发出正交偏振的双频激光；所述分束器，将所述双频激光分为第一双频激光和第二双频激光；所述读数头，将所述第一双频激光和第二双频激光经偏振分束后经过反射以利特罗角入射至所述测量光栅上，然后携带相位信息的衍射光按原路返回，再在所述读数头内经偏振分束后在所述读数头内重合，并出射至所述接收器；所述接收器将光信号转换为电信号，并输送给所述信号处理系统进行信号处理。

【技术特征摘要】
1.一种位移与角度同步测量系统，其特征在于，包括：激光器、分束器、读数头、测量光栅、接收器以及信号处理系统；所述激光器，可发出正交偏振的双频激光；所述分束器，将所述双频激光分为第一双频激光和第二双频激光；所述读数头，将所述第一双频激光和第二双频激光经偏振分束后经过反射以利特罗角入射至所述测量光栅上，然后携带相位信息的衍射光按原路返回，再在所述读数头内经偏振分束后在所述读数头内重合，并出射至所述接收器；所述接收器将光信号转换为电信号，并输送给所述信号处理系统进行信号处理。2.根据权利要求1所述的位移与角度同步测量系统，其特征在于，所述接收器包括：第一接收器与第二接收器。3.根据权利要求1所述的位移与角度同步测量系统，其特征在于，所述接激光器为双频激光器。4.根据权利要求1所述的位移与角度同步测量系统，其特征在于，所述读数头包括：偏振分束棱镜、第一1/4波片、第二1/4波片、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜以及第四反射镜；所述第一双频激光和第二双频激光同时入射至所述偏振分束棱镜中，并根据偏振方向分别被所述偏振分束棱镜分为P光与S光；所述P光与S光经过所述第一1/4波片和所述第二1/4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，巴音贺希格，吕强，李文昊，宋莹，刘兆武，姜珊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22