[發明專利]具有六自由度檢測的激光外差干涉直線度測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201510067188.6
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104634283B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 陳本永;嚴利平;張恩政;徐斌
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27;G01B11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林超

1.一種具有六自由度檢測的激光外差干涉直線度測量裝置，具有拍頻信號輸出的雙頻激光器(1)、消偏振分光鏡(6)、渥拉斯頓棱鏡(8)、反射棱鏡(9)、第一偏振分光鏡(7)、第一普通分光鏡(2)、第一檢偏器(17)、第二檢偏器(19)、平面反射鏡(10)、第一光電探測器(18)、第二光電探測器(20)，雙頻激光器(1)拍頻信號輸出端輸出的拍頻信號作為參考信號，雙頻激光器(1)輸出光束經第一普通分光鏡(2)透射后入射到消偏振分光鏡(6)上，經消偏振分光鏡(6)的透射和反射后分為消偏振分光鏡透射光束和消偏振分光鏡反射光束，其特征在于：

包括激光外差干涉直線度與其位置檢測部分以及誤差檢測與補償部分，激光外差干涉直線度與其位置檢測部分包括具有拍頻信號輸出的雙頻激光器(1)、消偏振分光鏡(6)、渥拉斯頓棱鏡(8)、反射棱鏡(9)、第一偏振分光鏡(7)、第一檢偏器(17)、第二檢偏器(19)、第一光電探測器(18)和第二光電探測器(20)；誤差檢測與補償部分包括第一普通分光鏡(2)、第二普通分光鏡(5)、平面反射鏡(10)、凸透鏡(4)、位置敏感探測器(3)、第三普通分光鏡(13)、第二偏振分光鏡(14)、第一四象限探測器(15)和第二四象限探測器(16)；平面反射鏡(10)和反射棱鏡(9)組成測量鏡通過測量鏡支架(12)安裝在被測對象的移動平臺(11)上；

消偏振分光鏡反射光束入射到第一偏振分光鏡(7)分別經透射和反射分為頻率為f₁的透射光束和頻率為f₂的反射光束，消偏振分光鏡(6)的透射光束入射到渥拉斯頓棱鏡(8)上分光，分為頻率為f₁和頻率為f₂的光束；渥拉斯頓棱鏡(8)分光后的兩束光束經反射棱鏡(9)反射后疊加有被測對象運動導致的多普勒頻移，反射疊加后的兩束光束的頻率分別變為f₁±Δf₁和f₂±Δf₂，兩束反射光束入射回到渥拉斯頓棱鏡(8)合成一束光出射；

渥拉斯頓棱鏡(8)的合成出射光經過第三普通分光鏡(13)透射后入射到第一偏振分光鏡(7)，經第一偏振分光鏡(7)的透射和反射后分為透射光束和反射光束：合成出射光入射到第一偏振分光鏡(7)輸出頻率為f₁±Δf₁的透射光束與消偏振分光鏡反射光束入射到第一偏振分光鏡(7)輸出頻率為f₂的反射光束合成一束射向第一檢偏器(17)，經第一檢偏器(17)入射到第一光電探測器(18)接收，產生第一路測量信號；合成出射光入射到第一偏振分光鏡(7)輸出頻率為f₂±Δf₂的反射光束與消偏振分光鏡反射光束入射到第一偏振分光鏡(7)輸出頻率為f₁的透射光束合成一束射向第二檢偏器(19)，經第二檢偏器(19)入射到第二光電探測器(20)接收，產生第二路測量信號；

雙頻激光器(1)輸出光束經第一普通分光鏡(2)透射外還反射有一路反射光束，該反射光束經第二普通分光鏡(5)反射后入射到平面反射鏡(10)，平面反射鏡(10)反射后的光束再依次經第二普通分光鏡(5)透射、凸透鏡(4)聚焦后形成光斑，投射到位置敏感探測器(3)接收；

渥拉斯頓棱鏡(8)的合成出射光經第三普通分光鏡(13)透射外還反射有一路反射光束，該反射光束入射到第二偏振分光鏡(14)經透射和反射后分為透射光束和反射光束，透射光束入射到第二四象限探測器(16)，反射光束入射到第一四象限探測器(15)。

2.根據權利要求1所述的一種具有六自由度檢測的激光外差干涉直線度測量裝置，其特征在于：所述的反射棱鏡(9)包括分別位于上、下位置的兩個直角棱鏡，渥拉斯頓棱鏡(8)分光后的兩束光束分別射向上、下位置的兩個直角棱鏡，所述的第二偏振分光鏡(14)將來自于反射棱鏡(9)上直角棱鏡的光束反射到第一四象限探測器(15)，將來自于反射棱鏡(9)下直角棱鏡的光束透射到第二四象限探測器(16)。

3.根據權利要求1所述的一種具有六自由度檢測的激光外差干涉直線度測量裝置，其特征在于：所述的測量裝置包含有數據采集模塊以及計算機，雙頻激光器(1)、第一光電探測器(18)和第二光電探測器(20)均經數據采集模塊與計算機連接，第一光電探測器(18)和第二光電探測器(20)輸出的兩路測量信號與雙頻激光器(1)的參考信號一起經數據采集模塊傳輸到計算機處理。