[發明專利]基于共路差分的多面體工件夾角變化激光測量方法與裝置

有效

• 申請號: 202011149404.9
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112325803B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 馮其波;于春宇;鄭發家;袁丁;趙宇瓊;朱興鴻
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;北京空間飛行器總體設計部;航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種基于共路差分的多面體工件夾角變化激光測量方法，其特征在于，包括：

步驟1、激光器出射的一束激光，經過準直鏡擴束準直成平行光束，平行光束經過起偏器后，得到兩正交偏振光S光與P光，S光與P光經分光鏡透射后，沿相同軌跡出射；

步驟2、所述相同軌跡出射的S光與P光入射至第一偏振分光鏡后，S光被第一偏振分光鏡反射、P光被第一偏振分光鏡透射；

步驟3、所述第一偏振分光鏡的反射光經第一反射鏡反射后，變為S′光，S′光經第一偏振分光鏡反射后、沿原光路返回，S′經分光鏡反射、聚焦透鏡聚焦、第二偏振分光鏡反射后，成像在第一探測器敏感面上，根據成像坐標計算出包含光線角度漂移量誤差的第一反射鏡的二維角度信息；

步驟4、所述第一偏振分光鏡的透射光經第二反射鏡反射后、攜帶第二反射鏡二維角度信息，變為P′光，P′光經第一偏振分光鏡透射后、沿原光路返回，P′經分光鏡反射、聚焦透鏡聚焦、第二偏振分光鏡透射后，成像在第二探測器敏感面上，根據成像坐標計算出包含光線角度漂移量誤差的第二反射鏡二維角度信息；所述第一反射鏡與所述第二反射鏡分別粘貼在多面體工件的兩個面，分別表征了多面體工件兩個面型的二維角度；

步驟5、根據所述第一反射鏡二維角度信息、所述包含光線角度漂移量誤差的第二反射鏡二維角度信息，計算得到第一反射鏡與第二反射鏡相對二維角度變化信息，該相對二維角度變化信息表征了多面體工件兩個面型的相對二維角度變化；

步驟6、將由第三偏振分光鏡、第三反射鏡和第四反射鏡組成的校零光學單元移至分光鏡與第一偏振分光鏡中間，使得沿相同軌跡出射的S光與P光入射至第三偏振分光鏡，S光依次被第三偏振分光鏡反射、第三反射鏡表面反射和第三偏振分光鏡反射后，變為S₀光，P光依次被第三偏振分光鏡透射、第四反射鏡表面反射和第三偏振分光鏡透射后，變為P₀光，S₀光與P₀光沿相同軌跡返回分光鏡；

步驟7、S₀光依次經分光鏡反射、聚焦透鏡聚焦和第二偏振分光鏡反射后，由第一探測器采集成像，根據成像坐標計算出第一探測器信號漂移量，所述第一探測器信號漂移量包含第一探測器電路漂移量與S₀光經過的光學器件的機械結構穩定性引入的誤差；

第一探測器信號漂移量由如下公式計算得出：

α_s＝arctan(x_s/2f)、β_s＝arctan(y_s/2f)

步驟8、P₀光依次經分光鏡反射、聚焦透鏡聚焦和第二偏振分光鏡透射后，由第二探測器采集成像，根據成像坐標計算出第二探測器信號漂移量，所述第二探測器信號漂移量包含第二探測器電路漂移量與P₀光經過的光學器件的機械結構穩定性引入的誤差；

第二探測器信號漂移量由如下公式計算得出：

α_p＝arctan(x_p/2f)、β_p＝arctan(y_p/2f)

步驟9、根據所述第一反射鏡二維角度信息、所述第二反射鏡二維角度信息、所述第一探測器信號漂移量和所述第二探測器信號漂移量，計算得到消除光線角度漂移、電路漂移與機械結構穩定性誤差的第一反射鏡與第二反射鏡相對二維角度變化信息；

第一反射鏡與第二反射鏡繞x軸的角度變化由如下公式計算得出：

△α＝(α₂-α_p)-(α₁-α_s)

＝arctan(x₂/2f)-arctan(x_p/2f)-arctan(x₁/2f)+arctan(x_s/2f)

第一反射鏡與第二反射鏡繞y軸的角度變化由如下公式計算得出：

△β＝(β₂-β_p)-(β₁-β_s)

＝arctan(y₂/2f)-arctan(y_p/2f)-arctan(y₁/2f)+arctan(y_s/2f)。