一种适用于光学及类似测量系统长距离角度对光装置制造方法及图纸

一种适用于光学及类似测量系统长距离角度对光装置，包括固定平台、移动平台和位移测量传感器，所述固定平台和移动平台上分别安装位移测量传感器，所述装置还包括激光干涉系统，所述激光干涉系统包括激光准直光源、第一分光镜、直角全反射棱镜、第二分光镜、聚焦镜和相机，所述光准直光源、第一分光镜、第二分光镜、聚焦镜和相机位于固定平台上，所述直角全反射棱镜位于移动平台上，所述激光准直光源、第一分光镜、直角全反射棱镜、第二分光镜、聚焦镜和相机依次连接形成光路。本实用新型专利技术提供了一种有效提升测量精确度的适用于光学及类似测量系统长距离角度对光装置。测量系统长距离角度对光装置。测量系统长距离角度对光装置。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于光学及类似测量系统长距离角度对光装置


[0001]本技术涉及一种角度对光装置。

技术介绍

[0002]在用光学或其他类似的位移传感器测量大型圆形被测件的回转直径、回转误差时，可以采用两个反向放置的精密位移传感器，如图1所示。当被测圆形物绕其中心旋转时，两个位移传感器分别记录物体内径或外径(如图1所示)相对于传感器的轴向位移，两个传感器的位移量的和反映了被测圆形物偏离其理论值的大小。
[0003]在这样的装置中，如何保证两个反向放置的位移测量传感器的主轴完全重合，是实现精确测量的关键。现有技术中无法保证两个反向放置的位移测量传感器的主轴完全重合，测量精确度较低。

技术实现思路

[0004]为了克服已有测量大型圆形被测件的回转直径、回转误差时的测量精确度较低的不足，本技术提供了一种有效提升测量精确度的适用于光学及类似测量系统长距离角度对光装置。
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种适用于光学及类似测量系统长距离角度对光装置，包括固定平台、移动平台和位移测量传感器，所述固定平台和移动平台上分别安装位移测量传感器，所述装置还包括激光干涉系统，所述激光干涉系统包括激光准直光源、第一分光镜、直角全反射棱镜、第二分光镜、聚焦镜和相机，所述光准直光源、第一分光镜、第二分光镜、聚焦镜和相机位于固定平台上，所述直角全反射棱镜位于移动平台上，所述激光准直光源、第一分光镜、直角全反射棱镜、第二分光镜、聚焦镜和相机依次连接形成光路。
[0007]进一步，所述激光准直光源的出射方向布置所述第一分光镜，所述第一分光镜的折射方向与所述直角全反射棱镜入射方向正对，所述直角全反射棱镜的出射方向与第二分光镜针对，第一分光镜的反射方向和第二分光镜的反射方向重叠且通过聚焦镜与相机光路相接。
[0008]所述相机与用于显示干涉条纹的显示屏连接。
[0009]本技术的有益效果主要表现在：有效提升测量精确度。
附图说明
[0010]图1是反向放置位移传感器测量回转直径和误差的示意图。
[0011]图2是共焦色散传感器器显示的波峰示意图。
[0012]图3是同光轴角度调整装置的示意图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图对本技术作进一步描述。
[0014]参照图3，一种适用于光学及类似测量系统长距离角度对光装置，包括固定平台10、移动平台11和位移测量传感器2、3，所述固定平台10和移动平台11上分别安装位移测量传感器2、3，所述装置还包括激光干涉系统，所述激光干涉系统包括激光准直光源4、第一分光镜5、直角全反射棱镜7、第二分光镜6、聚焦镜8和相机9，所述光准直光源4、第一分光镜5、第二分光镜6、聚焦镜8和相机9位于固定平台上10，所述直角全反射棱镜7位于移动平台11上，所述激光准直光源4、第一分光镜5、直角全反射棱镜7、第二分光镜6、聚焦镜8和相机9依次连接形成光路12。
[0015]进一步，所述激光准直光源4的出射方向布置所述第一分光镜5，所述第一分光镜5的折射方向与所述直角全反射棱镜7入射方向正对，所述直角全反射棱镜7的出射方向与第二分光镜6正对，第一分光镜5的反射方向和第二分光镜6的反射方向重叠且通过聚焦镜8与相机9光路相接。
[0016]两个位移测量传感器主光轴的重合由四个自由度决定，左右和俯仰角度自由度和xy横向自由度。本技术描述了一种在近距离时将两个位移测量传感器的光轴调为同轴后，再将其中一个位移测量传感器移动到远离另一个位移测量传感器，如何测量和调节其中一个位移测量传感器的左右和俯仰角度，以保持两个传感器的同轴性。
[0017]将以一种基于共焦色散原理的光学位移传感器为例，将图1中的位移测量传感器换成共焦色散光学位移传感器，当两个位移传感器之间的距离满足该传感器两倍工作距离加正负工作范围的条件时，从位移传感器一发出的光可以进入到位移传感器二。如将工作距离定义为L工作范围定义为D的话，满足该条件的距离可被描述为：2L
±
D，对于精密位移传感器而言，L一般在10mm左右，而D一般在2mm以内；通过调节与位移传感器一或二相连的一个二维角度调节装置及一个二维直线调节装置，可使由一个传感器发出的光在另一个传感器中的感光平面达到最佳成像，此时可在传感器上看到最尖锐的峰，如图2所示。
[0018]当需要测量的工件尺寸很大时，如大型圆柱轴承套1的内径或者外径(此时两个传感器之间的距离可能超过2000mm)，两个传感器之间的距离已远远地超出了满足对光调节的最大距离2L+D。此时需要采用其他方法辅助，以保证两个传感器的光轴仍然完全一致或在可允许的误差范围内。
[0019]图3是该装置的一个示意图。在该系统中，当测头1(位移测量传感器)和测头2(位移测量传感器)在近距离(距离在2L
±
D之间)已调好光轴后，调节移动平台的左右和俯仰微调系统，并观察与相机相连接的显示屏上的激光干涉条纹，记录显示屏上的干涉条纹数及取向。此时将移动平台与固定平台的距离拉开，直到两个测头之间的距离正好可以测量大型圆形物体的内径或外径(图中显示外径测量)，观察显示屏上的激光干涉条纹，调节移动平台上的左右和俯仰微调架，直到显示屏上的激光干涉条纹与移动前的一致，此时两个传感器的光轴已达到平行，或已在允许的误差范围内。
[0020]这个装置的核心是由安装在固定平台和移动平台上的一个激光干涉系统组成的，由激光准直光源发出的一束准直激光，经过第一分光镜后分成两部分，一部分继续沿原来的方向传播，这部分光为测量光束；另一部分折90
°
后向右传播，这部分光为参考光束。测量光束到达与移动平台一起的直角反射棱镜后，经两次反射，将折180
°
后沿原来的反方向传
播。测量光与参考光在第二分光镜处重合，并一起经一个聚焦透镜将叠加光成像在相机的感光面上。如果两束光完全平行，则在相机上形成的干涉将是亮度均匀的，如果两者之间有一个很小的角度，则会在相机的感光面上形成直线干涉条纹，如图3所示。相机感光面上的干涉条纹可通过与相机连接的显示屏显示。
[0021]为方便观察及记录，可使平台移动前的干涉条纹存在几条，并记录条纹的数目和取向。当移动测头1，与移动平台相连的直角反射棱镜也一起移动，屏幕上的干涉条纹会随着测量光和干涉光之间平行度的改变而改变，调节移动平台上的俯仰和左右微调节架，使干涉条纹的数目和取向与移动平台前一致。此时与移动平台相连的测头1的光轴与测头2的光轴平行。
[0022]当测头1随移动平台移动时，由于运动导轨的直线度误差，测头1的光轴会偏离原来的方向，通过上述方法，可以补偿由于直线导轨运动误差产生的两个测头之间的光轴误差，这种方法的角度调节精度不受两个测头之间的距离影响，如果以通常干涉条纹测量的精度为1/10λ(此处λ为激光波长)来评估，则本方法对角度的调节精度在0.0006
°
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于光学及类似测量系统长距离角度对光装置，包括固定平台、移动平台和位移测量传感器，所述固定平台和移动平台上分别安装位移测量传感器，其特征在于：所述装置还包括激光干涉系统，所述激光干涉系统包括激光准直光源、第一分光镜、直角全反射棱镜、第二分光镜、聚焦镜和相机，所述光准直光源、第一分光镜、第二分光镜、聚焦镜和相机位于固定平台上，所述直角全反射棱镜位于移动平台上，所述激光准直光源、第一分光镜、直角全反射棱镜、第二分光镜、聚焦镜和相机依次连接形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆惠宗，陈泓谕，吕冰海，张翔，吴俊杰，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：