双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置和方法。包含具有拍频信号输出的双频激光器和以渥拉斯顿棱镜和半透射半反射平面镜组合为测量镜的测量单元，直线度误差及位移分别采用双相位测量模式，每种相位测量模式用两个光电探测器测量，四路测量信号与双频激光器输出的参考信号一起经信号处理板和计算机处理后，同时得到被测物体的直线度误差及位移。本发明专利技术通过半透射半反射平面镜和渥拉斯顿棱镜的组合，采用双相位测量以及双正交锁相放大信号处理方法，对直线度误差及位移测量的非线性误差进行了补偿，提高了直线度误差及位移测量精度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置和方法
本专利技术涉及一种光学测量设备和方法，尤其是涉及一种双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置和方法。
技术介绍
激光干涉类直线度测量技术可以实现高精度的直线度误差测量，比较成功的范例是激光直线度干涉仪。现有的激光直线度干涉仪中一类是以渥拉斯顿棱镜为移动测量镜，可以避免被测物体旋转对直线度误差测量结果的影响，但其仅能实现直线度误差的测量，而无法获取直线度误差所在的位置信息；另一类是是以反射镜为移动测量镜，可以实现直线度误差及位移的同时测量，但直线度误差以及位移的测量结果受反射镜旋转影响而引入测量偏差，两类激光直线度干涉仪都存在各自的缺点。现有技术在前期研究中以渥拉斯顿棱镜和半透射半反射平面镜为测量镜，公开了一种渥拉斯顿棱镜移动式激光干涉直线度及位移同时测量装置(申请号：201811569945.X)，在一套激光干涉装置中实现了直线度及位移的同时测量，同时利用渥拉斯顿棱镜作为测量镜对转角误差不敏感的特点，降低了被测物体转角误差对直线度误差测量结果的影响。然而，上述直线度误差或位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置，其特征在于：/n包括具有拍频信号输出的双频激光器(1)和直线度误差及位移同时测量单元，直线度误差及位移同时测量单元包括分光棱镜(2)、四分之一波片(3)、反射平面镜(4)、半透射半反射平面镜(5)、渥拉斯顿棱镜(6)、双直角反射棱镜(7)、第一偏振分光棱镜(8)、第二偏振分光棱镜(9)、半波片(10)、第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)、第三光电探测器(13)和第四光电探测器(14)；/n双频激光器(1)发出两束不同频率f

【技术特征摘要】
1.一种双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置，其特征在于：
包括具有拍频信号输出的双频激光器(1)和直线度误差及位移同时测量单元，直线度误差及位移同时测量单元包括分光棱镜(2)、四分之一波片(3)、反射平面镜(4)、半透射半反射平面镜(5)、渥拉斯顿棱镜(6)、双直角反射棱镜(7)、第一偏振分光棱镜(8)、第二偏振分光棱镜(9)、半波片(10)、第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)、第三光电探测器(13)和第四光电探测器(14)；
双频激光器(1)发出两束不同频率f1和f2的正交线偏振光束到直线度误差及位移同时测量单元中，两个不同频率f1和f2的正交线偏振光束到分光棱镜(2)分光发生反射和透射；经分光棱镜(2)反射的两束正交线偏振光束作为位移测量的参考光束，参考光束经过四分之一波片(3)透射后变为两束圆偏振光，再经过反射平面镜(4)后逆反回到四分之一波片(3)透射后使得f1频率线偏振光束和f2频率线偏振光束的偏振方向均分别垂直于自身的原偏振方向，然后入射回到分光棱镜(2)发生透射；经分光棱镜(2)透射的两束正交线偏振光束作为测量光束，测量光束经过半透射半反射平面镜(5)后一部分被反射作为位移测量的测量光束，另一部分被透射作为直线度误差测量的测量光束；
半透射半反射平面镜(5)和渥拉斯顿棱镜(6)组成测量镜，测量镜整体移动而使位移测量的测量光束引入了多普勒频差，具体为频率f1±Δf和频率f2±Δf的正交线偏振光束，在被测量镜反射后回到分光棱镜(2)发生反射；位移测量的参考光束和测量光束各自逆反回到分光棱镜(2)中汇合合束，合束后再经第一偏振分光棱镜(8)发生反射和透射而分束，反射的参考光束的频率f1偏振分量和测量光束的频率f2±Δf偏振分量发生干涉被第一光电探测器(11)接收，透射的参考光束的频率f2偏振分量和测量光束的频率f1±Δf偏振分量发生干涉被第二光电探测器(12)接收，获得两路180°相位差的位移测量信号；
同时，直线度误差测量的测量光束经渥拉斯顿棱镜(6)分成两束发散的含有不同多普勒频差的第一测量光束和第二测量光束，第一测量光束为频率f1±Δf1的p偏振光束，第二测量光束为频率f2±Δf2的s偏振光束；第一测量光束和第二测量光束均经双直角反射棱镜(7)反射后返回到渥拉斯顿棱镜(6)重新汇合合束，再经半波片(10)后两测量光束的偏振方向均旋转45°；旋转后的两测量光束均再被第二偏振分光棱镜(9)发生透射和反射而分束，透射的两测量光束偏振方向相同并发生干涉被第三光电探测器(13)接收，反射的两测量光束偏振方向相同并发生干涉被第四光电探测器(14)接收，获得两路180°相位差的直线度误差测量信号。


2.根据权利要求1所述的双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置，其特征在于：所述的直线度误差及位移同时测量单元中，直线度误差及位移均采用双相位测量模式，位移采用第一光电探测器(11)和第二光电探测器(12)测量，直线度误差采用第三光电探测器(13)和第四光电探测器(14)测量。


3.根据权利要求1所述的双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置，其特征在于：所述的直线度误差及位移同时测量单元中，半透射半反射平面镜(5)和渥拉斯顿棱镜(6)组成的测量镜被固定安装在被测物体上，双直角反射棱镜(7)位置固定。


4.根据权利要求1所述的双相位测量式激光干涉直线度及位移同时测量装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈本永，楼盈天，严利平，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33