[发明专利]一种用于直线导轨六项几何误差高分辨力高效测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于直线导轨六项几何误差高分辨力高效测量系统及方法，该系统以高精度激光器和光电接收器为基准测量直线导轨的定位误差，利用四象限探测器测量直线导轨的直线度误差，俯仰误差，偏摆误差和滚转误差。该方法通过光路放大的原理，提高了测量直线导轨各项几何误差的分辨力。在测量的过程中，移动导轨上只需要安装三个测量镜，并且在直线导轨的一次运动中，该测量方法能够将六项几何误差全部测量出来。本发明提供的直线导轨六项几何误差测量方法能够有效地提高导轨几何误差的测量分辨力和效率。

主权项

1.一种用于直线导轨六项几何误差高分辨力高效测量系统，其特征在于：该系统包括定位误差测量系统，直线度误差测量系统，俯仰、偏摆误差测量系统和滚转误差测量系统；各部分光学元件的位置关系如下，定位误差测量系统由高精度激光器(1)、第一偏振分光镜(2)、第一角锥棱镜(3)、第二偏振分光镜(6)、第二角锥棱镜(7)、第一四分之一波片(8)、第五角锥棱镜(29)、第一平面反射镜(9)和光电接收器(10)构成；激光器(1)发出的圆偏振光经过第一偏振分光镜(2)时，S光经过第一角锥棱镜(3)和第一平面反射镜(9)的反射后作为参考光照射到光电接收器(10)上；作为测量光束的P光透射过第一偏振分光镜(2)和第二分光镜(5)后，进入第二偏振分光镜(6)；P光再透射过第二偏振分光镜(6)，经过第一四分之一波片(8)后变为圆偏振光，该圆偏振光经过第五角锥棱镜(29)的反射后，变为旋向相反的圆偏振光；该圆偏振光经过第一四分之一波片(8)后又变成了S光；S光经过第二偏振分光镜(6)和第二角锥棱镜(7)的反射后，再一次经过第一四分之一波片(8)，并由第五角锥棱镜(29)反射，随后通过第一四分之一波片(8)后变为了P光；该P光透射过第二偏振分光镜(6)、第一分光镜(4)和第一偏振分光镜(2)后，由第一平面反射镜(9)反射，并作为测量光束与参考光束的S光发生干涉，同时干涉光束由光电接收器(10)接收；直线度误差测量系统由第二偏振分光镜(6)、第二角锥棱镜(7)、第一四分之一波片(8)、第五角锥棱镜(29)、第一分光镜(4)、直角棱镜反射镜(11)、第一四象限探测器(12)构成；经过第五角锥棱镜(29)的反射，并且透射过第一四分之一波片(8)后的P光在透射过第二偏振分光镜(6)后，经过第一分光镜(4)和直角棱镜反射镜(11)的反射后，照射在第一四象限探测器(12)的光敏面上，使之产生位置信号；俯仰、偏摆误差测量系统由第二分光镜(5)、第三角锥棱镜(13)、第二四分之一波片(14)、第四角锥棱镜(15)、第三分光镜(16)、第一双凸透镜(17)、第二双凸透镜(18)、第二平面反射镜(28)、平凸透镜(19)、第二四象限传感器(20)构成；透射过第一偏振分光镜(2)后的P光，经过第二分光镜(5)和第三角锥棱镜(13)的反射后，透射过第二四分之一波片(14)，并且经过第四角锥棱镜(15)的反射和第二四分之一波片(14)的透射后变为了S光；该S光经过第三分光镜(16)的反射后，透射过第一双凸透镜(17)、第二双凸透镜(18)后照射到第二平面反射镜(28)上，并且被反射回来，再一次经过第二双凸透镜(18)、第一双凸透镜(17)后，透射过第三分光镜(16)；在透射过平凸透镜(19)后照射到第二四象限传感器(20)上，使之产生位置信号；滚转误差测量系统由第三偏振分光镜(21)、第三四分之一波片(22)、第三双凸透镜(23)、光阑(24)、第四双凸透镜(25)、猫眼(27)、第三四象限探测器(26)和直线度测量系统构成；透射过第二四分之一波片(14)后的S光，在透射出第三分光镜(16)后，经过了第三偏振分光镜(21)的反射；透射光在经过第三四分之一波片(22)、第三双凸透镜(23)、光阑(24)和第四双凸透镜(25)后，再经过猫眼(27)的反射后，再一次经过第四双凸透镜(25)、光阑(24)、第三双凸透镜(23)和第三四分之一波片(22)，变为P光；P光透射过第三偏振分光镜(21)后照射到第三四象限探测器(26)上，使之产生位置信号。