[實(shí)用新型]一種基于雙頻干涉原理的直線度及其位置的測(cè)量裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920123265.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN201413130Y
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳本永;張恩政;嚴(yán)利平;楊濤;周硯江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/26
• 分類號(hào): G01B11/26;G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及以采用光學(xué)方法為特征的測(cè)量裝置，尤其是涉及一種基于雙頻干涉原理的直線度及其位置的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

縱觀國內(nèi)外直線度的測(cè)量方法，按照有無直線基準(zhǔn)，可將直線度的測(cè)量方法大致分為兩類：第一類是無直線基準(zhǔn)的測(cè)量方法，主要采用誤差分離法，而按照信息獲取的途徑不同，無直線基準(zhǔn)測(cè)量法又可分為反向法、錯(cuò)位法和多測(cè)頭法，誤差分離法實(shí)用可靠，適用于在線或離線測(cè)量，一次測(cè)量可獲得多項(xiàng)測(cè)量誤差，但該方法受多種因素的影響，如測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇不當(dāng)、測(cè)頭間距誤差、傳感器標(biāo)定誤差等，使測(cè)量準(zhǔn)確度下降。第二類是有直線基準(zhǔn)的測(cè)量方法，該方法采用一定的直線基準(zhǔn)，并以此基準(zhǔn)來檢測(cè)被測(cè)表面的直線度誤差，主要有：光隙法、節(jié)距法、測(cè)微儀法、三坐標(biāo)法、平晶干涉法、激光準(zhǔn)直法、激光全息法和雙頻激光干涉法等。以上這些測(cè)量方法中，基于雙頻激光干涉的直線度測(cè)量方法具有納米級(jí)高測(cè)量精度的優(yōu)點(diǎn)，但是其僅是實(shí)現(xiàn)了直線度的單獨(dú)測(cè)量，存在沒有給出被測(cè)直線度的具體位置的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于雙頻干涉原理的直線度及其位置的測(cè)量裝置。采用激光外差干涉原理，既實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)精度的直線度測(cè)量，又實(shí)現(xiàn)了被測(cè)直線度位置的納米級(jí)位移測(cè)量，解決了納米級(jí)高精度的直線度及其位置同時(shí)測(cè)量的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

光源為橫向塞曼效應(yīng)He-Ne雙頻激光器發(fā)出的激光束經(jīng)普通分光鏡分成兩束，第一反射光束入射至第一檢偏器，被第一光電探測(cè)器接收作為參考信號(hào)，第一透射光束經(jīng)消偏振分光棱鏡再次分為第二反射光束和第二透射光束，第二反射光束入射到偏振分光棱鏡，第二透射光束經(jīng)渥拉斯頓棱鏡透射后將f₁和f₂兩個(gè)頻率的光分成兩路測(cè)量光束，射向由直角棱鏡組成的測(cè)量反射鏡，測(cè)量反射鏡放置于被測(cè)對(duì)象上，測(cè)量反射鏡在被測(cè)對(duì)象上移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生含有多普勒頻差±Δf₁和±Δf₂的兩測(cè)量光束f₁±Δf₁和f₂±Δf₂，經(jīng)測(cè)量反射鏡反射后至渥拉斯頓棱鏡的另一點(diǎn)匯合成一束光，再次透過渥拉斯頓棱鏡后射向偏振分光棱鏡，其中，頻率為f₁±Δf₁的光透射偏振分光棱鏡與第二反射光束中經(jīng)偏振分光棱鏡反射的頻率為f₂的光形成第一路測(cè)量光束，頻率為f₂±Δf₂的光經(jīng)偏振分光棱鏡反射后與第二反射光束中經(jīng)偏振分光棱鏡透射的頻率為f₁的光形成第二路測(cè)量光束；第一路測(cè)量光束入射至第二檢偏器，檢偏器的透振方向與第一路測(cè)量光束的兩正交線偏振光成45°角，將兩正交的線偏振光分解到同一透振方向上，形成拍頻，被第二光電探測(cè)器接收形成第一路測(cè)量信號(hào)，其頻率為f₁-f₂±Δf₁；第二路測(cè)量光束入射第三檢偏器，檢偏器的透振方向與第二路測(cè)量光束的兩正交線偏振光成45°角，將兩正交的線偏振光分解到同一透振方向上，形成拍頻，被第三光電探測(cè)器接收形成第二路測(cè)量信號(hào)，其頻率為f₁-f₂±Δf₂，第一路測(cè)量信號(hào)、第二路測(cè)量信號(hào)和參考信號(hào)經(jīng)后續(xù)的數(shù)據(jù)采集和機(jī)算機(jī)進(jìn)行處理和顯示，得到測(cè)量的直線度及其位置。

本實(shí)用新型具有的有益效果是：

(1)基于雙頻干涉原理的直線度及其位置的測(cè)量方法在測(cè)量直線度的同時(shí)，可以定位直線度的絕對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)了直線度及其位置的同時(shí)測(cè)量，這極大的方便了實(shí)際中的應(yīng)用。

(2)該測(cè)量方法采用了激光外差干涉方法，具有納米級(jí)測(cè)量精度。

(3)采用共光路結(jié)構(gòu)，有利于消除環(huán)境因素的影響。

(4)光路結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

本實(shí)用新型主要適用于超精密加工技術(shù)、微光機(jī)電系統(tǒng)、集成電路芯片制造技術(shù)等領(lǐng)域所涉及的精密工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)位移測(cè)量、精密導(dǎo)軌的直線度檢測(cè)等。

附圖說明

圖1是基于雙頻干涉原理的直線度及其位置的測(cè)量裝置的光路圖。

圖2是基于雙頻干涉原理的直線度及其位置的測(cè)量方法的示意圖。

圖中：1、雙頻激光器，2、普通分光鏡，3、第一檢偏器，4、第一光電探測(cè)器，5、消偏振分光棱鏡，6、渥拉斯頓棱鏡，7、測(cè)量反射鏡，8、偏振分光棱鏡，9、第二檢偏器，10、第二光電探測(cè)器，11、第三檢偏器，12、第三光電探測(cè)器，13、被測(cè)對(duì)象。