【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光精密测量
,尤其涉及一种基于双闪耀光栅外差干涉的滚转角测量装置及方法。
技术介绍
精密导轨运动副是现代精密工程的关键共性运动部件,广泛应用于同步辐射、数控机床、航天军工等高科
所有导轨运动副都存在3个自由度的转角误差即俯仰角、偏摆角和滚转角。滚转角测量是误差补偿、精度改善的前提和基础,也是精密基准计量和几何量测量的关键技术之一。相对于前两者,现有滚转角测量方法或仪器难以满足高精度的测量需求,如同步辐射面形检测中导轨滚转角要求2″范围内精度好于0.2″,主要是因为滚转的角位移垂直于导轨运动方向,造成双频激光干涉仪/自准直仪等高精度成熟测角仪无法直接用于滚转角测量。目前,针对滚转角测量难题,主要研究探索集中在如下几方面:第一,激光干涉法。R.R.Baldwin的美国专利US3790284提出了一种双渥拉斯顿棱镜的干涉方法,但反射镜和双渥拉斯顿棱镜的装调对齐要求高且成本较高,所以限制了其应用推广;W.Hou的美国专利US2010/0141957和中国专利公开号为CN101650166A在此基础上提出了一种滚转角干涉测量系统,利用楔形棱镜代替渥拉斯顿棱镜作为传感元件随待测对象一起运动,这降低了成本但却增加了相位计使系统结构复杂了,且仍严格要求光斑与楔形棱镜中心对称,这在滚转中心非恒定的测量场合难以应用;R.J.Chaney的美国专利US5056921也提出一种多光束的平面< ...
【技术保护点】
一种双闪耀光栅外差干涉的滚转角测量装置,其特征在于,包括:激光源,用于提供激光束和参考信号,其中所述激光束包含频率不同且线偏振方向正交的第一偏振分量和第二偏振分量,所述参考信号的频率对应于所述第一偏振分量和所述第二偏振分量的频率差;双闪耀光栅单元,其包括第一闪耀光栅和第二闪耀光栅,其中所述第一闪耀光栅和所述第二闪耀光栅能够随待测对象一起运动;干涉单元,用于将所述激光束分为第一偏振光和所述第二偏振光,其设置于所述双闪耀光栅单元的一侧与所述激光源之间;以及回射单元,其设置于所述双闪耀光栅单元的另一侧;其中,所述第一偏振光入射至所述第一闪耀光栅,经所述第一闪耀光栅出射具有一衍射角的第一衍射光,并在其预设级光谱闪耀,所述第一衍射光入射至所述回射单元,经所述回射单元反向平行反射至所述第一闪耀光栅,经所述第一闪耀光栅出射第二衍射光,该第二衍射光回射至所述干涉单元生成第一测量光束;所述第二偏振光沿与所述第一偏振光相平行的方向入射至所述第二闪耀光栅,经所述第二闪耀光栅出射具有一衍射角的第三衍射光,并在其预设级光谱闪耀,所述第三衍射光入射至所述回射单元,经所述回射单元反向平行反射至所述第二闪耀光栅,经所 ...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种双闪耀光栅外差干涉的滚转角测量装置,其特征在于,包括:
激光源,用于提供激光束和参考信号,其中所述激光束包含频率不同
且线偏振方向正交的第一偏振分量和第二偏振分量,所述参考信号的频率
对应于所述第一偏振分量和所述第二偏振分量的频率差;
双闪耀光栅单元,其包括第一闪耀光栅和第二闪耀光栅,其中所述第
一闪耀光栅和所述第二闪耀光栅能够随待测对象一起运动;
干涉单元,用于将所述激光束分为第一偏振光和所述第二偏振光,其
设置于所述双闪耀光栅单元的一侧与所述激光源之间;以及
回射单元,其设置于所述双闪耀光栅单元的另一侧;
其中,所述第一偏振光入射至所述第一闪耀光栅,经所述第一闪耀光
栅出射具有一衍射角的第一衍射光,并在其预设级光谱闪耀,所述第一衍
射光入射至所述回射单元,经所述回射单元反向平行反射至所述第一闪耀
光栅,经所述第一闪耀光栅出射第二衍射光,该第二衍射光回射至所述干
涉单元生成第一测量光束;所述第二偏振光沿与所述第一偏振光相平行的
方向入射至所述第二闪耀光栅,经所述第二闪耀光栅出射具有一衍射角的
第三衍射光,并在其预设级光谱闪耀,所述第三衍射光入射至所述回射单
元,经所述回射单元反向平行反射至所述第二闪耀光栅,经所述第二闪耀
光栅出射第四衍射光,该第四衍射光回射至所述干涉单元生成第二测量光
束;所述第一测量光束与所述第二测量光束重合发生干涉生成测量信号,
并根据所述测量信号和所述参考信号获得所述待测对象的滚转角。
2.根据权利要求1所述的滚转角测量装置,其特征在于,其中所述
第一闪耀光栅包括第一刻槽面和第一光栅面,所述第一偏振光垂直于所述
第一光栅面入射至所述第一闪耀光栅,所述第二衍射光垂直于所述第一光
栅面从所述第一闪耀光栅出射;所述第二闪耀光栅包括第二刻槽面和第二
光栅面,所述第二偏振光垂直于所述第二光栅面入射至所述第二闪耀光
栅,所述第四衍射光垂直于所述第二光栅面从所述第二闪耀光栅出射。
3.根据权利要求1所述的滚转角测量装置,其特征在于,其中所述
第一闪耀光栅和所述第二闪耀光栅设置于所述待测对象的滚转中心的两
\t相对侧边或同一侧边。
4.根据权利要求1所述的滚转角测量装置,其特征在于,其中所述
回射单元包括第一组合式反射镜和第二组合式反射镜,所述第一组合式反
射镜设置于所述第一闪耀光栅的衍射光轴上,所述第二组合式反射镜设置
于所述第二闪耀光栅的衍射光轴上。
5.根据权利要求1所述的滚转角测量装置,其特征在于,其中所述
回射单元包括第一反射棱镜和第二反射棱镜,所述第一反射棱镜设置于所
述第一闪耀光栅的衍射光轴上,所述第二反射棱镜设置于所述第二闪耀光
栅的衍射光轴上。
6.一种双闪耀光栅外差干涉的滚转角测量装置,其特征在于,包括:
激光源,用于提供激光束和参考信号,其中所述激光束包含频率不同
技术研发人员:汤善治,李明,韩庆夫,张伟伟,盛伟繁,
申请(专利权)人:中国科学院高能物理研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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