[發(fā)明專利]一種滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)的高精度標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710096914.6
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106767656B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃軍輝;王昭;齊紅澤;高建民;齊靜雅
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01B21/22
• 分類號: G01B21/22;G01B11/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

一種滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)的高精度標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，標(biāo)定裝置包括用于將激光發(fā)射器所發(fā)射光線分成兩路的第一分光棱鏡，其中一路光線輸入滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)，另一路光線經(jīng)第二分光棱鏡分別到達(dá)第一光電探測器和反光鏡；反光鏡的反射光線經(jīng)偏振分光棱鏡被分為兩束相垂直的S光和P光，S光進(jìn)入設(shè)置在偏振分光棱鏡旁側(cè)的第一角錐棱鏡，P光進(jìn)入設(shè)置在滾轉(zhuǎn)臺上的第二角錐棱鏡，所述的偏振分光棱鏡上還設(shè)有用于重復(fù)反射第一角錐棱鏡及第二角錐棱鏡所反射光線的第三角錐棱鏡光線經(jīng)過多次細(xì)分反射后被第三光電探測器采集。標(biāo)定方法通過角錐棱鏡重復(fù)反射細(xì)分提高了標(biāo)定精度，操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)快速標(biāo)定，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)床滾轉(zhuǎn)角誤差測量領(lǐng)域，具體涉及一種滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)的高精度標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

標(biāo)定是使用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量儀器對所使用儀器的準(zhǔn)確度(精度)進(jìn)行檢測，確認(rèn)其是否符合標(biāo)準(zhǔn)，作用是確定儀器或測量系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系，賦予儀器或測量系統(tǒng)分度值，確定儀器或測量系統(tǒng)的特性指標(biāo)并消除系統(tǒng)誤差，改善儀器或系統(tǒng)的精確度，是科學(xué)測量的重要步驟。

在機(jī)床滾轉(zhuǎn)角誤差測量系統(tǒng)中，通過測量系統(tǒng)的相位差與滾轉(zhuǎn)角的輸入-輸出關(guān)系，標(biāo)定得到測量系統(tǒng)的角度增益。滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對滾轉(zhuǎn)角的高精度測量，線性測量范圍較小，敏感元件1/2波片的微小偏轉(zhuǎn)都會對角度增益系數(shù)產(chǎn)生較大的影響，從而影響滾轉(zhuǎn)角的精度測量。鑒于工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜的測量條件，敏感元件1/2波片發(fā)生微小轉(zhuǎn)動的可能性極大，因此，對滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、低成本的現(xiàn)場標(biāo)定是很有必要的。

傳統(tǒng)技術(shù)中，一般使用的是直接讀取滾轉(zhuǎn)臺上的示數(shù)或雷尼紹的XL-80激光干涉儀提供滾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動準(zhǔn)確值，從而標(biāo)定滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)的角度增益系數(shù)。

直接讀取滾轉(zhuǎn)臺上的示數(shù)方法不精確，且累計(jì)誤差極大，而采用XL-80激光干涉儀的標(biāo)定過程大致如下：先通過鏡架將1/2波片粗調(diào)到靈敏區(qū)附近，再通過XL-80激光干涉儀精確調(diào)整1/2波片的位置，將其調(diào)整至靈敏區(qū)內(nèi)，并記錄此時(shí)的相位差值，最后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)利用最小二乘法擬合出變化直線，求出直線斜率即為角度增益系數(shù)，該標(biāo)定方法過程繁瑣，并且要借助于其它獨(dú)立的精密儀器，不適合現(xiàn)場標(biāo)定和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)的高精度標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，不需要借助昂貴的精密儀器，充分利用測量系統(tǒng)現(xiàn)有的光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)快速標(biāo)定，操作過程簡單，并且能夠與測量系統(tǒng)共用參考光，標(biāo)定精度較高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)的高精度標(biāo)定裝置，包括用于將激光發(fā)射器所發(fā)射光線分成兩路的第一分光棱鏡，其中一路光線輸入滾轉(zhuǎn)角測量光路，另一路光線經(jīng)第二分光棱鏡分別到達(dá)第一光電探測器和反光鏡；反光鏡的反射光線經(jīng)偏振分光棱鏡被分為兩束相垂直的S光和P光，S光進(jìn)入設(shè)在偏振分光棱鏡旁側(cè)的第一角錐棱鏡，P光進(jìn)入設(shè)在滾轉(zhuǎn)臺上的第二角錐棱鏡，偏振分光棱鏡上還設(shè)有用于重復(fù)反射第一角錐棱鏡及第二角錐棱鏡所反射光線的第三角錐棱鏡，光線經(jīng)過多次細(xì)分反射后被第三光電探測器采集。

輸入滾轉(zhuǎn)角測量光路的光線經(jīng)過λ/4波片和滾轉(zhuǎn)臺上的λ/2波片到達(dá)反射棱鏡，反射棱鏡的反射光線再次經(jīng)過λ/2波片被第二光電探測器采集。

所述的第一光電探測器、第二光電探測器和第三光電探測器的光線接收端分別配套設(shè)置有第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片。

所述第三角錐棱鏡相互疊加反射光路的設(shè)置有若干個(gè)。

本發(fā)明滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)的高精度標(biāo)定方法，包括以下步驟：首先通過分光棱鏡將滾轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)中的參考光束引入標(biāo)定裝置；然后通過偏振分光棱鏡將標(biāo)定光束分為兩束相垂直的S光和P光，S光被設(shè)置在偏振分光棱鏡旁側(cè)的第一角錐棱鏡反射，P光進(jìn)入設(shè)置在滾轉(zhuǎn)臺上并能隨滾轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動的第二角錐棱鏡，第一角錐棱鏡及第二角錐棱鏡的反射光線經(jīng)偏振分光棱鏡后進(jìn)入第三角錐棱鏡重復(fù)反射細(xì)分；最后經(jīng)由光電探測器進(jìn)行采集，完成標(biāo)定。