[發(fā)明專利]基于激光干涉可消除阿貝誤差的步距規(guī)校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010072403.2
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111238337B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任國營
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量科學(xué)研究院
• 主分類號: G01B5/02
• 分類號: G01B5/02
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 高琦

1.一種基于激光干涉可消除阿貝誤差的步距規(guī)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括激光器、干涉測量單元、被測步距規(guī)和數(shù)據(jù)處理單元；

所述干涉測量單元包括在空間上可形成任意三棱柱形的第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路，以及第四激光干涉光路，每一路激光干涉光路沿光軸方向依次均設(shè)置分光鏡、干涉鏡和反射鏡，所述分光鏡、干涉鏡和反射鏡均固定設(shè)置在坐標(biāo)測量機尾部的大理石平臺上，所述第四激光干涉光路分別與所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路平行，所述第四激光干涉光路包括設(shè)置于第四干涉鏡和第四反射鏡之間的波長補償標(biāo)準(zhǔn)具，用于補償所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路的波長；

所述被測步距規(guī)設(shè)置于所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路形成的棱柱形空間內(nèi)，并將所述被測步距規(guī)安裝在所述大理石平臺上的運動平臺上，在所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路形成的棱柱形空間內(nèi)設(shè)置有自準(zhǔn)直儀，用于測量所述運動平臺的俯仰角度和偏擺角度；

所述激光器用于發(fā)射激光光束，一部分經(jīng)分光鏡后反射到干涉鏡作為參考光束，在干涉鏡內(nèi)形成參考信號，一部分被投射到反射鏡作為測量光束，所述參考光束和所述測量光束沿同一軸線入位于干涉鏡內(nèi)形成測量信號，當(dāng)所述被測步距規(guī)發(fā)生位移時，所述數(shù)據(jù)處理單元用于通過接收到的測量信號和參考信號通過測量模型可計算所述被測步距規(guī)的消除了阿貝誤差的位移值，所述測量模型為oo`為所述被測步距規(guī)的位移值，所述x、y、z分別為所述被測步距規(guī)移動到目標(biāo)坐標(biāo)點o`時的x軸、y軸、z軸的坐標(biāo)值，o點為所述被測步距規(guī)的起始坐標(biāo)點；

所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路形成的棱柱形空間內(nèi)的環(huán)境參數(shù)補償單元，包括空氣測量傳感器，用于監(jiān)測所述第一、第二和第三路激光干涉光路中的空氣溫度、空氣濕度和氣壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光干涉可消除阿貝誤差的步距規(guī)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述被測步距規(guī)的兩端分別設(shè)置材料溫度傳感器，用于測量所述被測步距規(guī)的溫度。

3.一種基于激光干涉可消除阿貝誤差的步距規(guī)校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述方法包括：

將第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路以任意三棱柱形的形式設(shè)置在坐標(biāo)測量機尾部的大理石平臺上，被測步距規(guī)設(shè)置在所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路形成的三棱柱形的任意空間內(nèi)，并將所述被測步距規(guī)安裝在所述大理石平臺上的運動平臺上，每一路激光干涉光路沿光軸方向依次均設(shè)置分光鏡、干涉鏡和反射鏡，所述分光鏡、干涉鏡和反射鏡均固定設(shè)置在坐標(biāo)測量機尾部的大理石平臺上，還包括分別與所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路平行的第四激光干涉光路，所述第四激光干涉光路包括設(shè)置于第四干涉鏡和第四反射鏡之間的波長補償標(biāo)準(zhǔn)具，用于補償所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路的波長；

在所述被測步距規(guī)位于起始測量位置處時，將所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路中的干涉鏡與所述被測步距規(guī)的示值清零，啟動環(huán)境參數(shù)補償單元，所述環(huán)境參數(shù)補償包括空氣溫度、氣壓和空氣濕度參數(shù)；

通過大理石平臺上設(shè)置的運動平臺將所述被測步距規(guī)移動至目標(biāo)測量位置，測量所述被測步距規(guī)在所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路形成的三棱柱形的任意空間內(nèi)的移動坐標(biāo)值，通過環(huán)境參數(shù)補償單元校正所述被測步距規(guī)在所述第一激光干涉光路、第二激光干涉光路和第三路激光干涉光路形成的三棱柱形的任意空間內(nèi)的移動坐標(biāo)值，得到校正后的移動坐標(biāo)值，根據(jù)所述移動坐標(biāo)值，通過測量模型計算所述被測步距規(guī)的消除了阿貝誤差的位移值oo`為所述被測步距規(guī)的位移值，所述x、y、z分別為所述被測步距規(guī)移動到目標(biāo)坐標(biāo)點o`時的x軸、y軸、z軸的坐標(biāo)值，o點為所述被測步距規(guī)的起始坐標(biāo)點。