[發明專利]一種基于激光自混合的全范圍角度測量裝置

在審

• 申請號: 201910237435.0
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109855569A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 楊波;王雷妮;章駿;王晨辰;余瓊;劉勝男;陶志純;王菊靈
• 申請（專利權）人: 安徽三聯學院
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 段曉微

本發明提出的一種基于激光自混合的全范圍角度測量裝置，包括：激光光源、分束器、光電探測器、信號接收器、光線反射結構、滑車、導軌、第一轉盤、第二轉盤和傳動帶；滑車與傳動帶連接，傳動帶隨著第一轉盤和第二轉盤的同步轉動帶動滑車沿著導軌來回滑動；光線反射結構安裝在滑車上。本發明中，將轉盤轉角的測量通過滑車的滑動轉換為光程差的測量，可提高角度測量分辨率，同時還可擴大角度測量范圍。

技術領域

本發明涉及光學式角度測量技術領域，尤其涉及一種基于激光自混合的全范圍角度測量裝置。

背景技術

隨著生產和科學技術的不斷發展，角度測量技術越來越廣泛地應用于精密與超精密加工、瞄準與定位場合，在航空航天、軍事、工業等領域都有著極其重要的地位和作用。角度測量方法中的機械測角技術和電磁測角技術的特點主要在于采用手工測量，不易實現自動化，從而導致測量精度和分辨率受到極大限制。光學測量方法由于有著非接觸、較高的測量精度和靈敏度，從而被應用在越來越多的場合。其中，激光干涉測角法通過測量參考光束和測量光束之間的干涉條紋的改變量，從而可以實現對角度更高精度的測量，但干涉裝置結構相對復雜、光路不易準直。與這些傳統干涉方法相比，激光自混合干涉技術具有緊湊性、結構相對簡單、魯棒性和低成本等優點而逐漸成為了角度測量技術的重要研究方向。

目前，已有文獻中提出在自混合干涉的角度測量原理的基礎上，利用旋轉平面鏡進行角度測量。然而，該方法對光束入射到平面鏡的所在位置有著嚴格限制，一旦平面鏡的旋轉角度稍大，反饋回激光器的光會大幅度減少甚至消失，從而會導致自混合現象消失，直接影響了激光自混合測角系統的測量精度、靈敏度以及測量范圍等。

還有一些文獻中提出通過旋轉直角棱鏡或五角棱鏡進行角度的測量，與上述方法相比，雖然可以在一定范圍內保證激光沿原路反饋回激光腔中，但是仍然存在分辨率較低和測量范圍有限的問題。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種基于激光自混合的全范圍角度測量裝置。

本發明提出的一種基于激光自混合的全范圍角度測量裝置，包括：激光光源、分束器、光電探測器、信號接收器、光線反射結構、滑車、導軌、第一轉盤、第二轉盤和傳動帶；

第一轉盤和第二轉盤分別轉動安裝在導軌的兩端，傳動帶繞設在第一轉盤和第二轉盤上；滑車滑動安裝在導軌上，滑車與傳動帶連接，傳動帶隨著第一轉盤和第二轉盤的同步轉動帶動滑車沿著導軌來回滑動；

光線反射結構安裝在滑車上，分束器安裝在激光光源和光線反射結構之間；激光光源發射的激光經分束器分為兩束光線傳播，第一束光線平行于導軌，且光線反射結構位于第一束光線傳播方向上，光線反射結構對第一束光線的反射光與第一束光線重合并經分束器返回激光光源；光電探測器安裝在第二束光線的傳播方向上，信號接收器與光電探測器連接。

優選的，激光光源采用氦氖激光器、微片激光器、半導體激光器或者光纖激光器。

優選的，激光光源、分束器和光線反射結構位于一條直線上。

優選的，光線反射結構為垂直于第一光束傳播方向地安裝在滑車上的平面鏡。

優選的，還包括固定鏡面，光線反射結構為直角棱鏡，固定鏡面固定安裝，第一光束經直角棱鏡折射到固定鏡面上，固定鏡面對第一光束的反射光經直角棱鏡折射回分束器，并經分束器返回激光光源。

優選的，第一光束的傳播方向垂直于直角棱鏡的斜面，固定鏡面與直角棱鏡的斜面相互平行，且固定鏡面偏離于第一光束的傳播方向。

優選的，還包括支撐平臺，激光光源、分束器、光電探測器、信號接收器、導軌、第一轉盤和第二轉盤均安裝在支撐平臺上。

優選的，第一轉盤和第二轉盤尺寸相同。

優選的，信號接收器采用示波器或數據采集卡。