[發明專利]一種計算光柵干涉儀安裝誤差的裝置和方法

在審

• 申請號: 202010801107.1
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111964573A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 張文濤;杜浩;熊顯名;曾啟林;徐紹華;張玉婷;李洪陽
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種計算光柵干涉儀安裝誤差的裝置和方法，其特征在于，該裝置包括承載臺9和4組光柵干涉儀，所述承載臺可提供六自由度移動，所述測量裝置設置于承載臺與框架10之間，一維光柵5-8隨承載臺運動,二維讀數頭1-4固定在框架上。

2.根據權利要求1所述的一種計算光柵干涉儀的安裝誤差的裝置，其特征在于，兩塊對角放置的一維光柵的柵線方向相同。

3.根據權利要求1所述的一種計算光柵干涉儀的安裝誤差的裝置，其特征在于，兩個對角放置的二維讀頭的測量軸向相同。

4.根據權利要求1所述的一種計算光柵干涉儀的安裝誤差的裝置，其特征在于，所述4塊一維光柵的幾何中心的連線為矩形。

5.一種計算光柵干涉儀的安裝誤差的裝置及方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，定義每個讀頭或光柵的安裝誤差表示方式，dhx1、dhy1分別表示讀頭1的X、Y方向平移誤差，讀頭2、3、4的X、Y方向平移誤差與讀頭1類似。dhrz1表示讀頭1繞Z軸的旋轉誤差，同理，dhrx1、dhry1分別表示讀頭1繞X、Y軸的旋轉誤差。讀頭2、3、4的旋轉傾斜誤差與讀頭1類似。dgry1表示光柵1繞Y軸的傾斜誤差，同理，dgrx1、dgrz1分別表示光柵1繞X、Z軸的旋轉傾斜誤差。光柵2、3、4的旋轉傾斜誤差與光柵1類似。

步驟2，建立光斑位移表達式，以讀頭出射光束入射至光柵的光斑為引導對象，根據光柵衍射、激光拍頻等原理建立光斑位移和測量系統讀數的關系，讀頭1的光斑位移的表達式如下所示，讀頭2、3、4的光斑位移表達式與讀頭1類似。

其中：n_z為光束的方向向量在Z向的分量；

為讀頭1中左路測量信號的相位數；

為讀頭1中右路測量信號的相位數；

p為二維光柵的光柵周期；

R為相位細分數。

步驟3，建立光柵干涉儀解算模型，依據測量系統布局推導光斑位移與運動臺位移的關系表達式，最終得到運動臺位移與測量系統讀數的關系表達式，即光柵干涉儀解算模型。如下式所示。

其中：Sx1、Sx3為兩個讀頭分別對應的X向位移；

Sy2、Sy4為兩個讀頭分別對應的Y向位移；

f_msx為計算X時由安裝誤差等參數組成的系數，下標m表示Y、Z、Rx、Ry、Rz；

f_nsy為計算Y時由安裝誤差等參數組成的系數，下標n表示X、Z、Rx、Ry、Rz。

步驟4，設置各個光柵、讀頭安裝誤差的計算區間，在此區間內通過產生隨機數的方式獲得多組各個光柵、讀頭安裝誤差數值。

一般平移類安裝誤差區間設定為-300μm至300μm，旋轉傾斜類誤差區間設定為-200μrad至200μrad。

步驟5，將生成的安裝誤差數值組成誤差表依次帶入光柵干涉儀解算模型中，判斷光柵干涉儀解算模型誤差是否超限，以此篩選符合光柵干涉儀精度需求的安裝誤差表E_j。

E_j,j＝1,2,...,m

步驟6，挑選出E_j中，各個安裝誤差項的極大值和極小值，得到E_max和E_min，即可獲得光柵干涉儀安裝誤差的范圍。