一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统技术方案

本发明专利技术属于精密测量技术领域，具体公开了一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统，通过7个分光镜的分光后，照射到3个正交布置的反射式光栅上，使用6个二维光电位置传感器分别接收3个光栅衍射的

【技术实现步骤摘要】
一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统


[0001]本专利技术属于精密测量
，特别涉及一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统。

技术介绍

[0002]三维微位移滑块广泛应用于工业制造、精密测量等领域。三维微位移滑块的制造精度、装配精度以及控制精度直接影响着精密滑台和精度导轨等直线运动副的运动精度。传统方法使用激光自准直仪、激光干涉仪、千分表、电感测微仪等组合系统实现三维微位移滑块6自由度误差的精密测量，无法避免测量效率低、测量系统复杂的问题。采用简单的测量系统快速实现三维微位移滑块6自由度误差的精密测量对提升精密滑台和精度导轨等运动精度起到至关重要的作用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术中测量效率低、测量系统复杂的的缺陷，提供一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统。
[0004]本专利技术提供了一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统,包括三维微位移滑块、激光器以及沿激光器光路设置的7个分光镜，所述激光器的光轴沿y轴正方向放置，在y轴正方向上依次放置沿y轴和z轴分光的第一分光镜、沿y轴和x轴分光的第二分光镜以及沿y轴和x轴分光的第四分光镜；沿第二分光镜的x轴正方向放置沿x轴和y轴分光的第五分光镜；沿第一分光镜的z轴正方向放置沿z轴和x轴分光的第三分光镜；沿第三分光镜的x轴正方向放置沿x轴和y轴分光的第六分光镜；沿第六分光镜的y轴正方向放置沿y轴和z轴分光的第七分光镜；
[0005]所述三维微位移滑块的三个正交平面上设置有x向角度位移台、y向角度位移台和z向角度位移台，在所述x向角度位移台上设置x向反射式光栅，在所述y向角度位移台上设置y向反射式光栅，在所述z向角度位移台上设置z向反射式光栅。
[0006]进一步的方案为，经过所述第四分光镜反射的激光束、经过所述第五分光镜反射的激光束和经过所述第七分光镜反射的激光束垂直且相交于一点。
[0007]进一步的方案为，所述三维微位移滑块的质心放置于所述第四分光镜、第五分光镜、第七分光镜反射的激光束交点处。
[0008]进一步的方案为，所述x向角度位移台上设置有角度位移台第一调节旋钮、角度位移台第二调节旋钮和角度位移台第三调节旋钮；
[0009]所述角度位移台第一调节旋钮、角度位移台第二调节旋钮和角度位移台第三调节旋钮用于调节所述x向反射式光栅分别沿y轴、z轴和x轴旋转以使得x向+1级主极大衍射光束和x向
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1级主极大衍射光束构成的光平面与x向反射式光栅的栅线垂直；
[0010]在平行于yoz的平面内安装x向第一光电位置传感器和x向第二光电位置传感器；
[0011]所述x向+1级主极大衍射光束位于所述x向第一光电位置传感器的中心；
[0012]所述x向
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1级主极大衍射光束位于所述x向第二光电位置传感器的中心。
[0013]进一步的方案为，所述x向第一光电位置传感器和x向第二光电位置传感器通过两个镜架固定在光学平台上，或者将所述第一光电位置传感器和x向第二光电位置传感器设置在固定板上，且所述固定板中间开设有用于通过所述x向入射光束的通孔。
[0014]进一步的方案为，所述y向角度位移台上设置有角度位移台第一调节旋钮、角度位移台第二调节旋钮和角度位移台第三调节旋钮；
[0015]所述角度位移台第一调节旋钮、角度位移台第二调节旋钮和角度位移台第三调节旋钮用于调节所述y向反射式光栅分别沿x轴、z轴和y轴旋转以使得y向+1级主极大衍射光束和y向
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1级主极大衍射光束构成的光平面与y向反射式光栅的栅线垂直；
[0016]在平行于xoz的平面内安装y向第一光电位置传感器和y向第二光电位置传感器；
[0017]所述y向+1级主极大衍射光束位于所述y向第一光电位置传感器的中心；
[0018]所述y向
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1级主极大衍射光束位于所述y向第二光电位置传感器的中心。
[0019]进一步的方案为，所述y向第一光电位置传感器和y向第二光电位置传感器通过两个镜架固定在光学平台上，或者将所述y向第一光电位置传感器和y向第二光电位置传感器设置在固定板上，且所述固定板中间开设有用于通过y向入射光束的通孔。
[0020]进一步的方案为，所述z向角度位移台上设置有角度位移台第一调节旋钮、角度位移台第二调节旋钮和角度位移台第三调节旋钮；
[0021]所述角度位移台第一调节旋钮、角度位移台第二调节旋钮和角度位移台第三调节旋钮用于调节所述z向反射式光栅分别沿y轴、x轴和z轴旋转以使得z向+1级主极大衍射光束和z向
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1级主极大衍射光束构成的光平面与z向反射式光栅的栅线垂直；
[0022]在平行于xoy的平面内安装z向第一光电位置传感器和z向第二光电位置传感器；
[0023]所述z向+1级主极大衍射光束位于所述z向第一光电位置传感器的中心；
[0024]所述z向
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1级主极大衍射光束位于所述z向第二光电位置传感器的中心。
[0025]进一步的方案为，所述z向第一光电位置传感器和z向第二光电位置传感器通过两个镜架固定在光学平台上，或者z向第一光电位置传感器和z向第二光电位置传感器设置在固定板上，且所述固定板中间开设有用于通过z向入射光束的通孔。
[0026]进一步的方案为，所述激光器、第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜、第四分光镜、第五分光镜、第六分光镜和第七分光镜通过镜架固定在光学平台上。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0028]1、本专利技术测量系统中仅使用了一个激光光源，保证了三路测量光束波长的统一，使理想状态下的衍射角相等，减少由于波长不统一引入的系统误差。
[0029]2、本专利技术测量系统中每个测量方向都使用了两个光电位置传感器，进行数据处理时具有数据平均效应，能够减小随机误差。
[0030]3、本专利技术用途广泛，尤其适用于精密滑台和精密导轨中的高精度三维微位移滑块。
附图说明
[0031]以下附图仅对本专利技术作示意性的说明和解释，并不用于限定本专利技术的范围，其中：
[0032]图1为一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统示意图；
[0033]图2为x向测量模块示意图；
[0034]图3为y向测量模块示意图；
[0035]图4为z向测量模块示意图；
[0036]图5为三维微位移滑块与角度位移台的平面图；
[0037]图6为角度台调节装置示意图。
[0038]图中：1、激光器，2、第一分光镜，3、第二分光镜，4、第三分光镜，5、第四分光镜，6、第五分光镜，7、第六分光镜，8、第七分光镜，9、三维微位移滑块，10、x向角度位移台，11、x向反射式光栅，12、x向第一光电位置传感器，13、x向第二光电位置传感器，14、y向角度位移台，15、y向反射式光栅，16、y向第一光电位置传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统，包括激光器(1)以及沿激光器(1)光路设置的7个分光镜，其特征在在于，所述激光器(1)的光轴沿y轴正方向放置，在y轴正方向上依次放置沿y轴和z轴分光的第一分光镜(2)、沿y轴和x轴分光的第二分光镜(3)以及沿y轴和x轴分光的第四分光镜(5)；沿第二分光镜(3)的x轴正方向放置沿x轴和y轴分光的第五分光镜(6)；沿第一分光镜2的z轴正方向放置沿z轴和x轴分光的第三分光镜(4)；沿第三分光镜4的x轴正方向放置沿x轴和y轴分光的第六分光镜(7)；沿第六分光镜7的y轴正方向放置沿y轴和z轴分光的第七分光镜(8)；三维微位移滑块(9)位于经7个分光镜分光后的光束交汇处；所述三维微位移滑块(9)的三个正交平面上设置有x向角度位移台(10)、y向角度位移台(14)和z向角度位移台(18)，在所述x向角度位移台(10)上、y向角度位移台(14)、z向角度位移台(18)上均设置有反射式光栅。2.根据权利要求1所述的一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统，其特征在于，经过所述第四分光镜(5)反射的激光束、经过所述第五分光镜(6)反射的激光束和经过所述第七分光镜(8)反射的激光束垂直且相交于一点。3.根据权利要求2所述的一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测量系统，其特征在于，所述三维微位移滑块(9)的质心放置于所述第四分光镜(5)、第五分光镜(6)、第七分光镜(8)反射的激光束交点处。4.根据权利要求1所述的一种用于三维微位移滑块6自由度误差光学测...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹云祥，
申请(专利权)人：西安德普赛科计量设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：