[發(fā)明專利]多軸激光位移測量系統(tǒng)中干涉儀的安裝偏差標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711013864.7
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107560553B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱煜;胡金春;杜勝武;尚恩垚;張鳴;尹文生;楊開明;成榮
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 11327 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 邸更巖<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

多軸激光位移測量系統(tǒng)中干涉儀的安裝偏差標(biāo)定方法，所述方法是在激光干涉儀位移測量系統(tǒng)中，增加一個或多個冗余干涉儀。然后建立包含激光干涉儀安裝偏差的位移解算方程，通過連續(xù)測量多個位置點的位移信息，得到冗余測量信息，組合形成的位移解算方程個數(shù)等于未知量個數(shù)，進(jìn)而利用此方程組求解得到干涉儀的安裝偏差。本發(fā)明采用冗余布置激光干涉儀方法，實現(xiàn)其安裝偏差自標(biāo)定。本發(fā)明無需借助其他更高精度的位移傳感器，可解決工業(yè)應(yīng)用中多軸干涉儀安裝偏差難以標(biāo)定的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多軸激光位移測量系統(tǒng)中干涉儀的安裝偏差標(biāo)定方法，適用于精密運動臺中多軸激光干涉儀三自由度位移測量系統(tǒng)中的測量軸安裝偏差標(biāo)定。

背景技術(shù)

激光干涉儀具有測量分辨率高、精度高、測量行程大等優(yōu)勢，在精密制造領(lǐng)域中，被廣泛應(yīng)用于測量分辨率需求在納米或亞納米級的多自由度精密運動位移測量系統(tǒng)中，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界均受到關(guān)注。

激光干涉儀的測量系統(tǒng)是有激光發(fā)生器(光源)、透鏡、反射鏡、光電轉(zhuǎn)換器以及數(shù)據(jù)采集卡等組成，由于在安裝過程中，干涉儀存在安裝偏差，激光光束所在軸線不能平行與運動臺的運動方向。該偏差引起的測量誤差，對于精度需求是納米和亞納米級的激光干涉儀測量系統(tǒng)來說，會產(chǎn)生相對較大影響。目前，工業(yè)應(yīng)用中常借助其他輔助傳感器，用于對其安裝誤差進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定過程復(fù)雜。

因此，一種不需要借助其他輔助傳感器，且能簡單有效標(biāo)定激光干涉儀位移測量系統(tǒng)安裝偏差的方法亟待提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對多軸激光位移測量系統(tǒng)中干涉儀安裝偏差難以標(biāo)定的問題，提出一種通過增加冗余干涉儀，實現(xiàn)多軸激光干涉儀安裝偏差標(biāo)定的方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

所涉及的一種多軸激光位移測量系統(tǒng)中干涉儀的安裝偏差標(biāo)定方法，其特征在于：該方法包括運動臺1、安裝在X向的干涉儀301、安裝在Y向的第一干涉儀302和第二干涉儀303、以及增加的冗余干涉儀4；

所述方法包括如下步驟：

1)安裝冗余干涉儀4，設(shè)定其為安裝參考軸；并以運動臺1的幾何中心為原點建立坐標(biāo)系OXYZ，坐標(biāo)系X軸與冗余干涉儀4的光束所在方向平行；

2)建立包含安裝在X向的干涉儀301、安裝在Y向的第一干涉儀302、第二干涉儀303的安裝偏差和冗余干涉儀4的三自由度位移解算模型：

式中：

其中L₁是冗余干涉儀的測量值，L₂是安裝在X向的干涉儀的測量值，S₁是安裝在Y向的第一干涉儀的測量值，S₂是安裝在Y向的第二干涉儀的測量值，d是冗余干涉儀和安裝在X向的干涉儀在Y方向上的安裝間距，r是安裝在Y向的第一干涉儀和第二干涉儀在X方向上的安裝間距，x是運動臺沿坐標(biāo)系X軸的位移，y是運動臺沿坐標(biāo)系Y軸的位移，θ_z是運動臺繞坐標(biāo)系Z軸的旋轉(zhuǎn)位移，a₁、b₁和b₂是中間變量，η₁是安裝在X向的干涉儀與坐標(biāo)系X軸的安裝偏差夾角，是安裝在Y向的第一干涉儀與坐標(biāo)系Y軸的安裝偏差夾角，是安裝在Y向的第二干涉儀與坐標(biāo)系Y軸的安裝偏差夾角；