CN101210806A - 基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法 - Google Patents

基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101210806A
CN101210806A CNA200710144880XA CN200710144880A CN101210806A CN 101210806 A CN101210806 A CN 101210806A CN A200710144880X A CNA200710144880X A CN A200710144880XA CN 200710144880 A CN200710144880 A CN 200710144880A CN 101210806 A CN101210806 A CN 101210806A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser emission
light source
reference surface
secondary light
mechanical reference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA200710144880XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101210806B (zh
Inventor
谭立英
马晶
韩琦琦
刘剑峰
于思源
杨玉强
俞建杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN200710144880XA priority Critical patent/CN101210806B/zh
Publication of CN101210806A publication Critical patent/CN101210806A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101210806B publication Critical patent/CN101210806B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法。本发明涉及测量领域，它解决了在光束发散角小、指向控制精度要求高的光学测试系统中，激光发射轴与机械基准面的夹角需要严格测出，目前并无方法对其进行测量的问题。步骤如下：首先探测被测激光发射系统出射光斑；其次安装小孔光阑；之后安装辅助光源进行反射光斑的探测；最终得出方向角度偏差和俯仰角度偏差。基于辅助光源及分光系统，利用焦平面成像法将测量精度提高到0.1μrad以上，同时最小测量范围不受成像光斑大小的限制。

Description

基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法
技术领域
本发明涉及测量领域，具体涉及基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法。
背景技术
将激光发射系统安装于机械承载平台时，要求其激光发射轴与承载平台的基准面法线精确对准，这就要求在安装过程中可对激光发射轴与机械基准面同轴度进行高精度测量。目前大多数光学系统对光学轴与机械轴间的角度差要求并不严格，不需要对其间的差异进行精度测量。但对于光束发散角小、指向控制精度要求高的光学测试系统，其激光发射轴与机械基准面的夹角需要严格测出，目前并无方法对其进行测量。
发明内容
本发明为了解决在光束发散角小、指向控制精度要求高的光学测试系统中，激光发射轴与机械基准面的夹角需要严格测出，目前并无方法对其进行测量的问题，而提出了一种基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法。
本发明的步骤如下：
步骤一：探测被测激光发射系统9出射光斑：被测激光发射系统9发出激光光束，激光光束经过长焦平行光管1聚焦，聚焦后被测激光光束照射在长焦平行光管1出光口与焦点之间的1∶1分光器3上，50％被测激光光束经分光器3反射聚焦于CCD探测器4上，并记录成像光斑位置为A(x1，y1)，另50％被测激光光束在成像屏5上成点像，通过显微CCD探测器7对光斑位置进行记录；
步骤二：安装小孔光阑：关闭激光发射系统，将成像屏5移除，替换具有小孔的遮光板6，通过显微CCD探测器7所记录的光斑位置准确调整小孔中心位置，使小孔位置与光斑位置重合；
步骤三：安装辅助光源8进行反射光斑的探测：移除显微CCD探测器7，替换为辅助光源8，辅助光源8的光束通过小孔和长焦平行光管1照射到被测机械基准面10上，将高精度平面镜2的反射面粘接于被测机械基准面10，长焦平行光管1出射光经高精度平面镜2反射后，将在CCD探测器4的光敏面上成像，记录成像光斑位置为B(x2，y2)；
步骤四：得出方向角度偏差和俯仰角度偏差：被测激光发射系统9的法线与被测机械基准面10法线沿方位轴方向角度偏差α、俯仰角度偏差β分别为：
α＝(x2-x1)/F，β＝(y2-y1)/F
其中F为长焦平行光管1的焦距。
本发明提出了应用于高精度光学测试系统中，激光发射轴与机械基准面同轴度进行精确测量的方法。基于辅助光源及分光系统，利用焦平面成像法将测量精度提高到0.1μrad以上，当长焦平行光管的焦距为12m时，测量位置偏差为1μm，测量精度为0.083μrad。同时最小测量范围不受成像光斑大小的限制。
附图说明
图1是步骤一中装置结构示意图；图2是步骤二中装置结构示意图；图3是步骤三中装置结构示意图；图4是50％被测激光光束聚焦于CCD探测器4上成像光斑位置A的效果图；图5是高精度平面镜2反射在CCD探测器4上成像光斑位置B的效果图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～5说明本实施方式，本实施方式的步骤如下：
步骤一：探测被测激光发射系统9出射光斑：被测激光发射系统9发出激光光束，激光光束经过长焦平行光管1聚焦，聚焦后被测激光光束照射在长焦平行光管1出光口与焦点之间的1∶1分光器3上，50％被测激光光束经分光器3反射聚焦于CCD探测器4上，并记录成像光斑位置为A(x1，y1)，另50％被测激光光束在成像屏5上成点像，通过显微CCD探测器7对光斑位置进行记录；
步骤二：安装小孔光阑：关闭激光发射系统，将成像屏5移除，替换具有小孔的遮光板6，通过显微CCD探测器7所记录的光斑位置准确调整小孔中心位置，使小孔位置与光斑位置重合；
步骤三：安装辅助光源8进行反射光斑的探测：移除显微CCD探测器7，替换为辅助光源8，辅助光源8的光束通过小孔和长焦平行光管1照射到被测机械基准面10上，将高精度平面镜2的反射面粘接于被测机械基准面10，长焦平行光管1出射光经高精度平面镜2反射后，将在CCD探测器4的光敏面上成像，记录成像光斑位置为B(x2，y2)；
步骤四：得出方向角度偏差和俯仰角度偏差：被测激光发射系统9的法线与被测机械基准面10法线沿方位轴方向角度偏差α、俯仰角度偏差β分别为：
α＝(x2-x1)/F，β＝(y2-y1)/F
其中F为长焦平行光管1的焦距。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤二中的调整遮光板6的小孔中心位置，是将小孔置于长焦平行光管1的焦平面处，在显微CCD探测器7位置不变的情况下监测小孔中心位置，同时进行调整，使遮光板6的小孔中心与被测激光发射系统9发射光路成像光斑位置重合。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同点在于长焦平行光管1的焦距为12m，口径为400mm。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同点在于高精度平面镜2为口径为φ300的平面镜，面型精度(RMS)为1/70λ。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同点在于CCD探测器4采用像元数被测激光发射系统995(H)×596(V)面阵式CCD摄像机。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。选用敏通公司生产的MTV-1801。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同点在于成像屏5为半透明屏幕。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同点在于遮光板6采用针孔滤波器，小孔直径为0.1mm。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同点在于显微CCD探测器7为带有显微镜头的CCD相机。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。

Claims (8)

1.基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法，其特征在于它的步骤如下：
步骤一：探测被测激光发射系统(9)出射光斑：被测激光发射系统(9)发出激光光束，激光光束经过长焦平行光管(1)聚焦，聚焦后被测激光光束照射在长焦平行光管(1)出光口与焦点之间的1∶1分光器(3)上，50％被测激光光束经分光器(3)反射聚焦于CCD探测器(4)上，并记录成像光斑位置为A(x1，y1)，另50％被测激光光束在成像屏(5)上成点像，通过显微CCD探测器(7)对光斑位置进行记录；
步骤二：安装小孔光阑：关闭激光发射系统，将成像屏(5)移除，替换具有小孔的遮光板(6)，通过显微CCD探测器(7)所记录的光斑位置准确调整小孔中心位置，使小孔位置与光斑位置重合；
步骤三：安装辅助光源(8)进行反射光斑的探测：移除显微CCD探测器(7)，替换为辅助光源(8)，辅助光源(8)的光束通过小孔和长焦平行光管(1)照射到被测机械基准面(10)上，将高精度平面镜(2)的反射面粘接于被测机械基准面(10)，长焦平行光管(1)出射光经高精度平面镜(2)反射后，将在CCD探测器(4)的光敏面上成像，记录成像光斑位置为B(x2，y2)；
步骤四：得出方向角度偏差和俯仰角度偏差：被测激光发射系统(9)的法线与被测机械基准面(10)法线沿方位轴方向角度偏差α、俯仰角度偏差β分别为：
α＝(x2-x1)/F，β＝(y2-y1)/F
其中F为长焦平行光管(1)的焦距。
2.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法，其特征在于步骤二中的调整遮光板(6)的小孔中心位置，是将小孔置于长焦平行光管(1)的焦平面处，在显微CCD探测器(7)位置不变的情况下监测小孔中心位置，同时进行调整，使遮光板(6)的小孔中心与被测激光发射系统(9)发射光路成像光斑位置重合。
3.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法，其特征在于长焦平行光管(1)的焦距为12m，口径为400mm。
4.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法，其特征在于高精度平面镜(2)为口径为φ300的平面镜，面型精度(RMS)为1/70λ。
5.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法，其特征在于CCD探测器(4)采用像元数被测激光发射系统(9)95(H)×596(V)面阵式CCD摄像机。
6.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法，其特征在于成像屏(5)为半透明屏幕。
7.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法，其特征在于遮光板(6)采用针孔滤波器，小孔直径为0.1mm。
8.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法，其特征在于显微CCD探测器(7)为带有显微镜头的CCD相机。
CN200710144880XA 2007-12-20 2007-12-20 基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面法线沿方位轴方向角度偏差及俯仰角度偏差的测量方法 Expired - Fee Related CN101210806B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200710144880XA CN101210806B (zh) 2007-12-20 2007-12-20 基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面法线沿方位轴方向角度偏差及俯仰角度偏差的测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200710144880XA CN101210806B (zh) 2007-12-20 2007-12-20 基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面法线沿方位轴方向角度偏差及俯仰角度偏差的测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101210806A true CN101210806A (zh) 2008-07-02
CN101210806B CN101210806B (zh) 2010-04-21

Family

ID=39610989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200710144880XA Expired - Fee Related CN101210806B (zh) 2007-12-20 2007-12-20 基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面法线沿方位轴方向角度偏差及俯仰角度偏差的测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101210806B (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625423A (zh) * 2009-07-29 2010-01-13 凯迈（洛阳）测控有限公司 测云仪发射器位置的调试装置及调试方法
CN101825449A (zh) * 2010-04-30 2010-09-08 中国科学院光电技术研究所 一种海德汉长度计安装角度的检测装置及检测方法
CN103994735A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 精工电子有限公司 同心度测定装置、套管分类装置和同心度测定方法
CN105044861A (zh) * 2015-08-11 2015-11-11 武汉嘉铭激光有限公司 一种双光路调整激光与光纤耦合的装置及其方法
CN106679638A (zh) * 2016-12-20 2017-05-17 常州市新瑞得仪器有限公司 全站仪及其放样导向的方法
CN107421473A (zh) * 2017-05-26 2017-12-01 南京理工大学 基于图像处理的两束激光同轴度检测方法
CN107727008A (zh) * 2017-10-13 2018-02-23 中国科学院上海技术物理研究所 一种测量主动光电系统收发同轴的装置及方法
CN108344362A (zh) * 2017-05-27 2018-07-31 中国科学院上海技术物理研究所 一种高精度轴系旋转精度的光学测量装置及方法
CN108919480A (zh) * 2018-06-25 2018-11-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种用于同一波段多路激光合束的自动对准装置
CN109000614A (zh) * 2018-05-03 2018-12-14 信利光电股份有限公司 一种结构光投影器的0级倾斜检测方法及检测系统、可读存储介质
CN112648937A (zh) * 2019-10-13 2021-04-13 中北大学 带有防转机构的孔检测装置与检测方法
CN114812457A (zh) * 2022-06-28 2022-07-29 太原理工大学 光路对准自调节的激光超声金属复合板测厚装置及方法
CN116105706A (zh) * 2023-01-04 2023-05-12 北京东方锐镭科技有限公司 一种光线垂直度测试方法及测试工具

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2034264U (zh) * 1988-10-20 1989-03-15 北京红旗机械厂 同轴度测量仪
CN100370306C (zh) * 2005-12-21 2008-02-20 哈尔滨工业大学 高精度光束同轴度调整方法

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625423A (zh) * 2009-07-29 2010-01-13 凯迈（洛阳）测控有限公司 测云仪发射器位置的调试装置及调试方法
CN101625423B (zh) * 2009-07-29 2016-09-21 凯迈（洛阳）环测有限公司 测云仪发射器位置的调试装置及调试方法
CN101825449A (zh) * 2010-04-30 2010-09-08 中国科学院光电技术研究所 一种海德汉长度计安装角度的检测装置及检测方法
CN101825449B (zh) * 2010-04-30 2012-03-21 中国科学院光电技术研究所 一种海德汉长度计安装角度的检测装置及检测方法
CN103994735B (zh) * 2013-02-19 2018-01-23 精工电子有限公司 同心度测定装置、套管分类装置和同心度测定方法
CN103994735A (zh) * 2013-02-19 2014-08-20 精工电子有限公司 同心度测定装置、套管分类装置和同心度测定方法
CN105044861A (zh) * 2015-08-11 2015-11-11 武汉嘉铭激光有限公司 一种双光路调整激光与光纤耦合的装置及其方法
CN106679638A (zh) * 2016-12-20 2017-05-17 常州市新瑞得仪器有限公司 全站仪及其放样导向的方法
CN107421473A (zh) * 2017-05-26 2017-12-01 南京理工大学 基于图像处理的两束激光同轴度检测方法
CN108344362A (zh) * 2017-05-27 2018-07-31 中国科学院上海技术物理研究所 一种高精度轴系旋转精度的光学测量装置及方法
CN107727008A (zh) * 2017-10-13 2018-02-23 中国科学院上海技术物理研究所 一种测量主动光电系统收发同轴的装置及方法
CN107727008B (zh) * 2017-10-13 2023-05-05 中国科学院上海技术物理研究所 一种测量主动光电系统收发同轴的装置及方法
CN109000614A (zh) * 2018-05-03 2018-12-14 信利光电股份有限公司 一种结构光投影器的0级倾斜检测方法及检测系统、可读存储介质
CN108919480A (zh) * 2018-06-25 2018-11-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种用于同一波段多路激光合束的自动对准装置
CN108919480B (zh) * 2018-06-25 2020-07-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种用于同一波段多路激光合束的自动对准装置
CN112648937A (zh) * 2019-10-13 2021-04-13 中北大学 带有防转机构的孔检测装置与检测方法
CN114812457A (zh) * 2022-06-28 2022-07-29 太原理工大学 光路对准自调节的激光超声金属复合板测厚装置及方法
CN114812457B (zh) * 2022-06-28 2022-09-23 太原理工大学 光路对准自调节的激光超声金属复合板测厚装置及方法
CN116105706A (zh) * 2023-01-04 2023-05-12 北京东方锐镭科技有限公司 一种光线垂直度测试方法及测试工具

Also Published As

Publication number Publication date
CN101210806B (zh) 2010-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101210806B (zh) 基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面法线沿方位轴方向角度偏差及俯仰角度偏差的测量方法
CN100552378C (zh) 基于角棱镜的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法
JP7274032B2 (ja) 光学系の結像品質を検出する装置
CN100370306C (zh) 高精度光束同轴度调整方法
WO2021088341A1 (zh) 一种 Offner 型光谱成像光学系统的快速装调方法
CN110662020B (zh) 一种基于自准直原理的传函测试系统及方法
CN101210805B (zh) 基于焦平面成像法的发射模块间同轴度测量方法
CN106767545A (zh) 一种高精度高空间分辨角度测量仪及角度测量方法
EP1795862B1 (en) Method for measuring thickness of transparent objects
CN109358435B (zh) 一种双远心镜头垂直度的调整装置和调整方法
CN102385170A (zh) 一种高精度测量调整光学镜片中心偏差的光学系统
GB2539844A (en) Dual-optical-path optical centering instrument for eliminating stray light
CN102087483A (zh) 一种用于投影光刻中焦面检测的光学系统
CN108132142B (zh) 大口径反射光学系统检测装置及方法
CN115574740A (zh) 一种多功能光学自准直仪
CN103838088B (zh) 一种调焦调平装置及调焦调平方法
CN103226240A (zh) 一种多通道正入射成像系统及其装调方法
KR100590232B1 (ko) 널 정렬 광학계를 구비하는 대구경 반사 망원경
CN112834462A (zh) 反射镜反射率的测量方法
JP2008026049A (ja) フランジ焦点距離測定装置
CN109253867B (zh) 一种光学系统焦距测量系统及方法
JP2007093293A (ja) 対物レンズの傾き調整用光学系
JP2003050109A (ja) 面形状測定装置および面形状測定方法
CN113295386B (zh) 一种光学镜片检测系统及检测方法
JP2007240168A (ja) 検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100421

Termination date: 20191220

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee