包括接收具有离散变化偏振方向的光束的强度传感器的旋转检测工具制造技术

一种旋转检测工具，包括：光源；接收器，包括至少一个光束强度传感器；偏振器装置，位于所述光源发射的并且由所述光束传感器接收的光束的路径上；调制器，配置为对所述光源和／或所述光源发射的光束进行调制以便产生离散变化的偏振方向，从而限定投射在所述偏振器装置和所述光束传感器上的时间上分离的第一光束部分和至少第二光束部分。所述时间上分离的至少第一光束部分和第二光束部分具有基本上相同的轮廓和至少一个朝着所述偏振器装置的初始的共同传播轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对于旋转检测工具精度的改善。
技术实现思路
根据本专利技术的第--方面，提供--种旋转检测工具，包括光源；接收器，包括至少 一个光束强度传感器；偏振器装置,位于所述光源发射的并且由所述光束传感器接收的光 束的路径上；调制器，配置为对所述光源和/或所述光源发射的光束进行调制以便产生离 散变化的偏振方向，从『tt限定投射在所述偏振器装置和所述光束传感器上的时间--匕分离的 第- -光束部分和至少第二光束部分，所述时间上分离的至少第- 一光束部分和第二光束部分 具有基本上相同的轮廓和至少一个朝着所述偏振器装置的初始的共同传播轴。 所述偏振器装置和至少-'个其它部分的工具之间的相对旋转将在任何吋刻导致 传感器检测到的第一光朿部分和至少第二光朿部分的强度的变化。已经发现，使用由离散 变化的偏振方向限定的第--光束部分和至少第二光束部分能够使得对旋转的确定对于噪 音不敏感，因此与偏振方向根本不变化或以固定速率连续变化的系统相比较，能够在确定 旋转的准确性方面产生极大的改进。当使用时间上分离的光束部分时，可以通过例如比较 光束传感器检测到的时间上分离的光束部分的强度来检测旋转。使用具有基本....匕相同轮廓 和至少相同的初始传播轴的时间上分离的光束部分有助于保证这些光束部分被暴露到类 似的条件下，例如它们移动的环境以及它们形成在传感器上的足迹，从而降低了与非旋转 相关的关T为什么至少.'个光束传感器存在检测差别的理由的数量。 所述工具可以配置为，使得所述偏振装置以及光源和/或调制器之间发生相对旋 转将导致在任何时刻由传感器检测到的第-一光束部分和至少第二光束部分的强度中的变 化。因此，偏振装置可以相对于光源和解调器屮的至少一个发生旋转。偏振器装置和光源 可以相互发生旋转。偏振器装置和调制器可以相互发生旋转。0008] 光源nj以发射非偏振光束。优选地，光源为偏振光源。因此，光源可以配置为发射偏振光束。 时间上分离的第一光束部分和至少第二光束部分nj以由偏振器装置分解。时间....匕 分离的第-一光束部分和至少第一光束部分可以依次落到光束强度传感器上。 接收器可以包括多个光束传感器。例如，接收器可以包括用于感测第一光束部分 的第-'光束传感器和用T感测第二光束部分的第二光束传感器。优选地，接收器包括单个 光朿传感器，用于在第一光朿部分和至少第二光朿部分已经被偏振器装置分解之后检测它 们中的每个光束部分。当单个光束传感器用于检测第--光束部分和第二光束部分中的每个 光束部分时，传感器条件屮的变化将不会给出错误的旋转指示。任何这样的变化都会以相 同的方式和在相同的程度上影响到所"对于时间上分离的第-一光束部分和至少第二光束 部分的检测。 优选地，所述至少一个光束传感器是光束强度传感器。 接收器可以配置为基于由所述至少一个光束强度传感器检测到的至少时间上分 离的第-光源和第二光源的强度提供输出。 接收器的输出可以依赖于相对的检测强度。相对的检测强度可以依赖于旋转，所 以接收器的输出可用于确定旋转己经发生。例如，在偏振器装置和光源的相对旋转影响相 对的检测强度的实施例屮，接收器的输出可用于确定光源和偏振器装置之间已经发生了旋 转。 优选地，接收器配置为基f时间上分离的第一光束部分和至少第二光束部分中每 个光束部分的检测强度之间的差别确定相对旋转。优选地，接收器配置为基于时间上分离 的第一光束部分和至少第二光束部分中每个光"i部分的检测强度之间的差别确定相对旋 转的程度。例如，优选地，在偏振器装置和光源的相对旋转影响到相对的检测强度的实施例中，接收器配置为基于时间k分离的第一光朿部分和至少第二光朿部分巾每个光朿部分的检测强度之间的差别来确定光源和偏振器装置之间的相对旋转。优选地，接收器配置为基 于时间上分离的第一光束部分和至少第二光束部分屮每个光束部分的检测强度之间的差 别来确定光源和偏振器装置之间的相对旋转程度。 在特别的优选实施例中，旋转检测工具配置为以1亳弧度的准确率对旋转进行测 量，更优选地为i0毫弧度或更低，特别优选地为小于5毫弧度，例如，接近i微弧度。 时间上分离的光束的轮廓可以^相同的，它们具有基本上相同的形状、大小和方 位。因此，在时间上分离的光束部分的轮廓个是圆形的例子中，应当使得吋间上分离的光束部分的轮廓整个相互重叠。另外，当时间l:分离的光朿部分具有至少一个初始的共同传播轴时，这意味着光束部分将至少在初始时沿着公共路径被投向偏振器装置。优选地，在第一 光束部分和至少第二光束部分穿过旋转检测工具的部件之间的环境进行传播时,它们具有基本上相同的路径。这些光束部分可以在之后发生分叉。例如，如果这些光束部分IWj不同的波K则这个nJ以会发生(卜'面将详细对此进行描述)。nj选择地，时间....匕分离的光束部 分的路径可能在接收器中发牛分开。这可能例如会使得时间上分离的光束部分落到不同的 检测器上。 将会理解，吋间上分离的第.'光束部分和至少第二光束部分将会限定.、个足迹， 该足迹落在至少一个光朿强度传感器匕在第一个和第二光朿部分落在相同的光朿强度传 感器上的实施例中，优选地，旋转检测工具配置为使得第- 一光束部分的足迹和至少第二光束部分的足迹至少相互重叠。优选地,旋转检测工具配置为使得传感器上的第-一光束部分 的足迹和至少第二光束部分的足迹是共同调整的。优选地，旋转检测工具配置为使得第一 光束部分的足迹与至少第一光束部分的足迹相-一致。优选地，所述足迹在形状、大小和方向 中的至少一个方面相同。最优选地是，所述足迹在形状、大小和方向中的所有方面是相同 的。 时间k分离的第一光朿部分和至少第二光朿部分的波长可以是不相同的。也就是 说，第一光束部分可以具有第-一波长，而第二光束部分可以具有不同于第-一波长的第二波 长。使用具有不同波长的波束部分可以具有这样的优点，即它有助于在横向调整和旋转从 第- 一光束部分和第二光束部分进行测量的实施例中获得更加准确的直线性测量(下面进 行详细描述)。 优选地，时间上分离的第-一光束部分和至少第二光束部分的波长是相同的。这样 的优点是,可以确保时间上分离的第一光束部分和至少第二光束部分的路径是共同调整 的，即它们沿着相NJ的路径穿过光源和接收器之间的空间进行传播。这是有优势的，因为它 有利于避免由于旋转检测工具的使用环境中的灰尘而导致的对旋转的错误检测。任何这种 灰尘都会同样影响到第一光束部分和至少第二光束部分中的每个光束部分。例如，落到第 一部分的路径屮的灰尘颗粒也将会落到第二部分的路径屮并且以相同的方式影响它们。这 样是"好处的，因为第-一光束部分和至少第二光束部分可以在光束强度传感器上完全相互 重叠，从ffl]避免与光束强度传感器的不均匀有关的问题。 适合用于本专利技术的光束强度传感器是接收器中的- 一个装置，它将落在它上面的每 个时间上分离的光束部分的物理属性转换为电输出信号，以便由接收器使用。适用于检测 时间上分离的第-Jt束部分和至少第二光束部分的强度并且提供代表所检测强度的输出 的传感器包括光电检测器，例如光敏电阻和光敏二极管。光电检测器不是必须为^个申.位 的光电检测器。例如，光电检测器可以为四个单元的光电检测器。这能够确定光束的强度 和位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转检测工具，包括：光源；接收器，包括至少一个光束强度传感器；偏振器装置，位于所述光源发射的并且由所述光束传感器接收的光束的路径上；调制器，配置为对所述光源和／或所述光源发射的光束进行调制以便产生离散变化的偏振方向，从而限定投射在所述偏振器装置和所述光束传感器上的时间上分离的第一光束部分和至少第二光束部分，所述时间上分离的至少第一光束部分和第二光束部分具有基本上相同的轮廓和至少一个朝着所述偏振器装置的初始的共同传播轴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬马克安古德，克里斯托弗肯普，雷蒙约翰钱尼，马克阿德里安文森特查普曼，大卫罗伯茨麦克默特里，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]