[發明專利]極坐標式無接觸水平鏡面傾角測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201410787142.7
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104501776A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 盧鴻謙;劉國平;尹航;班曉軍;陳力恒;黃顯林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.極坐標式無接觸水平鏡面傾角測量系統，其特征在于所述測量系統為極坐標運動形式的框架結構，由立柱、止推軸承、旋轉臂、調整裝置、負載平臺、光學測量系統、伺服電機、圓弧導軌、氣浮導軌和直線電機組成，其中：極坐標原點處由立柱支撐，立柱頂端安裝有止推軸承，旋轉臂一端通過止推軸承固定在立柱上，另一端通過導軌副架在圓弧導軌上，旋轉臂由伺服電機驅動繞立柱頂端的止推軸在水平面內旋轉，旋轉臂上安裝有氣浮導軌、負載平臺和直線電機定子，負載平臺由直線電機驅動沿氣浮導軌滑動，所述光學測量系統由激光器I、激光器II、分光鏡I、分光鏡II、CCDI、CCDII、濾光鏡與鏡頭組I、濾光鏡與鏡頭組II、參考反射鏡和被測反光鏡組成，激光器I、激光器II、分光鏡I、分光鏡II、CCDI和CCDII安裝在負載平臺上，參考反射鏡位于止推軸上方并與止推軸固聯，調整裝置位于參考反射鏡頂部；激光器I射出的光束經分光鏡I分為兩束，一束測量基準光束經過濾光鏡與鏡頭組I直接進入CCDI，另一束入射到被測鏡面上，經被測鏡面反射后回到分光鏡I，再次被分光鏡I反射后經濾光鏡與鏡頭組I直接進入CCDI；激光器II射出的光束經分光鏡II分為兩束，一束測量基準光束經過濾光鏡與鏡頭組II直接進入CCDII，另一束入射到參考反射鏡上。

2.根據權利要求1所述的極坐標式無接觸水平鏡面傾角測量系統，其特征在于所述參考反射鏡的軸與旋轉臂的軸同軸安裝且用彈性聯軸器固聯。

3.根據權利要求1所述的極坐標式無接觸水平鏡面傾角測量系統，其特征在于所述參考反射鏡軸下端采用調心軸承固定，上端為調整裝置，旋轉臂軸上端采用軸承固定，下端采用止推軸承固定。

4.一種利用權利要求1-3任一權利要求所述的極坐標式無接觸水平鏡面傾角測量系統測量水平鏡面傾角的方法，其特征在于所述方法步驟如下：

一、調整旋轉臂軸線與當地重力垂線平行；

二、分別讀取CCDI中的測量基準光束與通過被測鏡面反射后進入CCDI的反射測量光束；

三、若反射測量光束與測量基準光束不重合，通過CCDI測量它與測量基準光束成像點的距離和方位，即可測出被測反光鏡偏角及偏斜方位；

四、綜合CCDI與CCDII測量結果，得出被測反光鏡相對于水平面的傾斜角和傾斜方位。

5.根據權利要求4所述的利用極坐標式無接觸水平鏡面傾角測量系統測量水平鏡面傾角的方法，其特征在于所述調整旋轉臂軸線與當地重力垂線平行的方法如下：

1）在任意位置調整光學測量系統中各光學模塊的調平螺栓，使其水平；

2）直線電機處于位置伺服狀態，且保持位置不變，控制伺服電機驅動旋轉臂由最左端A點旋轉至最右端B點；在A點、B點記錄參考光產生的CCDII讀數，在B點調整調整裝置，使B點讀數達到調整前A點B點讀數的平均值；

3）重復2），直至A、B兩點讀數相同；

4）使旋轉臂旋轉到A、B的中點，調整調整裝置，直至該點讀數與A點相同；

5）重復2）~4），直至三點讀數相同。

6.一種利用權利要求1-3任一權利要求所述的極坐標式無接觸水平鏡面傾角測量系統測量鏡面平行度的方法，其特征在于所述方法步驟如下：

一、調整旋轉臂軸線與當地重力垂線平行；

二、分別讀取CCDI中的測量基準光束與通過被測鏡面反射后進入CCDI的反射測量光束；

三、若反射測量光束與測量基準光束不重合，通過CCDI測量它與測量基準光束成像點的距離和方位，即可測出被測反光鏡偏角及偏斜方位；

四、綜合CCDI與CCDII測量結果，得出被測反光鏡相對于水平面的傾斜角和傾斜方位；

五、根據步驟四的測量結果調整基準鏡面傾角至要求角度；

六、讀取待測鏡面CCDI中通過待測鏡面反射后進入CCDI的反射測量光束，記錄其傾斜角；

七、將待測鏡面的傾角與基準鏡面傾角進行對比，得到待測鏡面相對于基準鏡面的平行度。

7.根據權利要求6所述的利用極坐標式無接觸水平鏡面傾角測量系統測量鏡面平行度的方法，其特征在于所述調整旋轉臂軸線與當地重力垂線平行的方法如下：

1）在任意位置調整光學測量系統中各光學模塊的調平螺栓，使其水平；

2）直線電機處于位置伺服狀態，且保持位置不變，控制伺服電機驅動旋轉臂由最左端A點旋轉至最右端B點；在A點、B點記錄參考光產生的CCDII讀數，在B點調整調整裝置，使B點讀數達到調整前A點B點讀數的平均值；

3）重復2），直至A、B兩點讀數相同；

4）使旋轉臂旋轉到A、B的中點，調整調整裝置，直至該點讀數與A點相同；

5）重復2）~4），直至三點讀數相同。