[發明專利]旋轉軸五自由度誤差運動的精密測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202010521028.5
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111721199B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 趙會寧;丁雯靜;于連棟;夏豪杰;符晗;蒲淞
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽

1.一種旋轉軸五自由度誤差運動的精密測量裝置，其特征在于，包括固定測頭模塊和主探測器模塊，其中：

固定測頭模塊包括與旋轉軸端面連接的底座，底座上端面設有圓柱狀的承臺，承臺上端面設有圓臺透鏡；

主探測器模塊包括方管狀固定支架，固定支架沿旋轉軸軸線方向設置，固定支架內設有第一激光器和第一四象限位移探測器，第一激光器射出的激光與旋轉軸軸線的夾角大于0°、小于90°，第一激光器射出的激光從圓臺透鏡側面一側射入，從圓臺透鏡側面相對一側射出并投射到第一四象限位移探測器上；固定支架內還設有第二激光器、第二四象限位移探測器、第三激光器和第三四象限位移探測器，第二激光器、第三激光器射出的激光十字交叉且與旋轉軸軸線的夾角為90°，第二激光器射出的激光從圓臺透鏡側面一側射入，從圓臺透鏡側面相對一側射出并投射到第二四象限位移探測器，第三激光器射出的激光從圓臺透鏡側面一側射入，從圓臺透鏡側面相對一側射出并投射到第三四象限位移探測器；

所述圓臺透鏡側面傾斜角度為45°；

所述圓臺透鏡高度確定方法為：

設激光水平入射，入射點為圓臺透鏡側面中點，光線在圓臺透鏡上下表面共反射N次，則根據光的折射定律

n₁sinα＝n₂sinβ (1)

式(1)中，ɑ表示為激光入射角，β表示為激光折射角，n₁表示為空氣折射率，n₂表示為圓臺透鏡折射率；

由式(1)可得

因為光線水平入射，即入射角ɑ＝45°，公式(2)實際上為

由相似三角形定律可得

式(4)中，h表示圓臺透鏡高度，R表示圓臺透鏡下底面半徑，L為光線在圓臺透鏡下底面發生第一次反射時反射點與下底面圓心的距離，N為光線在圓臺透鏡上下表面共反射次數；

由式(4)可得

當R、N的值確定之后，圓臺透鏡的高度即可確定。