[發明專利]一種同時測量距離、仰俯和偏擺的方法

有效

• 申請號: 201811028664.3
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109373906B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 賈靜;于洪明
• 申請（專利權）人: 三英精控（天津）儀器設備有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/26;G01C1/00
• 代理公司: 天津協眾信創知識產權代理事務所(普通合伙) 12230
• 代理人: 王力強

本發明提供了一種同時測量距離、仰俯和偏擺的方法，該方法需要三個激光干涉儀作為核心部件，將三個激光干涉儀的角錐棱鏡按等邊三角形的形狀安裝在同一平面上，設定三角形的高為a,三角形的邊長為b，三個激光干涉儀的位移反饋值對應A、B、C；其具體步驟包括：1)設計激光探頭及角錐棱鏡的支架，安裝并調整安裝支架使角錐棱鏡的反射信號足夠強；2)標定a的值；3)由所標定的a的值得到計算得到b的值；4)運用以下公式計算得出位移及仰俯角、偏擺角：α＝[A–0.5(B+C)]/a，β＝(B?C)/b。本發明用一種儀器同時測量位移、俯仰和偏擺角，相較于現有技術減少了儀器數量和成本，同時也減少了安裝、調試的工作量，因此可提高測量效率、較少人工成本。

技術領域

本申請涉及運動控制技術領域，具體涉及一種同時測量距離、仰俯和偏擺的方法。

背景技術

在運動控制領域經常需要測量直線位移平臺移動的距離、以及擺鏡的俯仰和偏擺角等運動參數。另外運動控制器設計廠家還需要利用這些參數對控制器進行標定和補償等工作，因此對微小位移(微納米)、微小角度(微弧)的檢測就需要相應的精密測量儀器。測量位移可用激光干涉儀，測量俯仰和偏擺角可用自準直儀，隨著擺鏡在線掃描成像系統中的應用越來越廣泛，對這類儀器的需求也越來越多?，F有技術中對直線和俯仰、偏擺角的測量需要兩種獨立的儀器，既增加了成本也增加了安裝、調試的工作量和難度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種同時測量距離、仰俯和偏擺的方法，僅需要一種儀器，而且安裝和調試工作又簡單。

為了解決上述技術問題，本申請公開了一種同時測量距離、仰俯和偏擺的方法，該方法需要三個激光干涉儀作為核心部件，將三個激光干涉儀的角錐棱鏡按等邊三角形的三個角的位置擺放在同一平面上，設計干涉儀激光探頭及角錐棱鏡的支架；安裝并調整探頭安裝支架及角錐棱鏡安裝支架使角錐棱鏡的反射信號足夠強；當被測物以Y軸為軸線進行偏擺，以X軸為軸線進行仰俯，以及整體進行平移運動時，三個激光干涉儀測得的距離就會發生變化，根據三角公式算出此時仰俯和偏擺角的變化。

將三個棱鏡放置的位置分別設為A、B、C，A、B、C三點構成等邊三角形，三角形的高設為a，三角形的邊長設為b，已知三個激光干涉儀的位移反饋值分別對應A、B、C，分別為A’、B’、C’，那么可解得：

α＝[A’–0.5(B’+C’)]/a (公式1-1)

β＝(B’-C’)/b (公式1-2)

因此，同時測量位移及俯仰和偏擺角成為可能。

因為存在機械加工誤差，所以實際的a值和b值可能不是理論值，因此在第一次使用前需要通過準直儀進行反推，標定a的值的具體步驟如下：

1)當前位置清零，當前A’＝B’＝C’＝0；

2)擰支架X軸手輪，激光干涉儀得到這一狀態下距離值，分別為A1’，B1’，C1’；

3)X軸角度變化為：Δ(Xa)＝f(A1’，a，B1’，C1’)，Xa，a為未知數；

4)用準直儀讀出Xa，記算得到a，此時a變為常量，此時可以變化一個值，由上面的公式驗證這一過程的準確性；

5)由計算得到b值；

6)標定完a的值后就可以編程實時讀取三個干涉儀的距離值，根據公式計算俯仰和偏擺值。