CN116336995A - 一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法 - Google Patents

一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116336995A
CN116336995A CN202310476261.XA CN202310476261A CN116336995A CN 116336995 A CN116336995 A CN 116336995A CN 202310476261 A CN202310476261 A CN 202310476261A CN 116336995 A CN116336995 A CN 116336995A
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
workbench
auto
collimator
small
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.)
Pending
Application number
CN202310476261.XA
Other languages
English (en)
Inventor
于洋
谭久彬
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 CN202310476261.XA priority Critical patent/CN116336995A/zh
Publication of CN116336995A publication Critical patent/CN116336995A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
    • B25H1/14—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby with provision for adjusting the bench top
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
    • B25H1/14—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby with provision for adjusting the bench top
    • B25H1/18—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby with provision for adjusting the bench top in inclination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/047—Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0004—Supports
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

本发明创造提供了一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法，工作台由工作台转轴、工作台转轴座、位移执行器共同支撑放置在底座上；位移执行器能够自动发生高精度高分辨力位移，驱动工作台绕轴发生高精度高分辨力角度变化；自准直仪和自准直仪座固定放置在底座上，光轴和工作台轴线平行且处于同一高度上，通过测量工作台端面上的平面反射镜的角度变化来反映工作台的角度变化，由显示及主控模块实时接收角度测量数据并发送位移驱动信号，实现角度发生与测量的闭环反馈控制。本发明创造采用自动控制的方式实现高精度、快速角度发生功能和基于自准直仪原理的非接触式角度测量功能，具有角度自动发生速度快、精度高的特点。

Description

一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法
技术领域
本发明属于精密小角度测量领域，具体涉及一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法。
背景技术
精密小角度测量是几何量计量领域的重要组成部分，在超精密加工制造、半导体加工、精密运动控制、大型设备加工与装配等领域具有广泛的应用。常用的精密小角度测量仪器有框式水平仪、条式水平仪、合像水平仪、电子水平仪、自准直仪等，其角度测量水平对上述领域的发展至关重要。
精密小角度测量仪器为了保证其测量性能，需要定期进行校准，常用的校准仪器为小角度检查仪。小角度检查仪是一种用于产生标准微小角度的测量仪器，具有精度高、分辨力高、测量速度快、结构简单等特点。
传统结构小角度检查仪如图1所示，该装置包括工作台1、工作台转轴2、工作台转轴座3、位移执行器4、工作台支撑轴5、底座6、第一定位指示计7、第二定位指示计8；底座6水平放置，工作台1与工作台转轴2和工作台支撑轴5固定连接，两端分别由工作台转轴座3和位移执行器4支撑并放置在底座6上；第一定位指示计7和第二定位指示计8竖直放置在工作台1上方，两个定位指示计平行且距离固定，测头接触工作台上1表面。位移执行器4在竖直方向上发生位移，带动工作台支撑轴5产生高度变化，工作台1绕工作台转轴2发生微小转动，带动工作台1上表面发生倾斜；两个定位指示计的测头跟随工作台1上表面的高度变化，沿各自定位指示计轴线运动并探测出位移变化量；根据两个定位指示计的位移变化量和已知的两个定位指示计距离可以计算得到工作台1当前的角度值；通过在一侧定位指示计测头下放置已知厚度的量块，利用正切原理计算发生变化的角度值。
综上所述，传统结构的小角度检查仪存在以下问题：
1、传统结构小角度检查仪角度发生基于正切原理，以量块作为角度发生标准，工作台每次改变角度都需用较长时间手动更换并调整量块，而小角度检查仪一次检定需要发生多个标准角度，导致检查速度慢、效率不高；
2、传统结构小角度检查仪使用定位指示计作为角度测量装置，通过两个定位指示计的示数差及间距计算角度。由于定位指示计分辨力有限，且两个定位指示计定位精度和距离都存在一定误差，导致难以实现高分辨力与高精度的角度发生；
3、传统结构小角度检查仪使用的定位指示计采用接触式位移测量，定位指示计的测头与工作台的工作面直接接触，长时间工作后测头存在磨损现象，导致仪器精度下降，需要定期维护。
发明内容
本发明提供一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法，针对传统结构小角度检查仪手动检查效率低、无法实现高精度高分辨力角度测量、接触式测量存在磨损现象的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种基于自准直原理的小角度检查装置，所述小角度检查装置包括工作台1、工作台转轴2、工作台转轴座3、位移执行器4、底座6、平面反射镜9、自准直仪10、自准直仪座11、位移驱动模块12、数据采集模块13和显示及主控模块14；
所述底座6水平放置，所述工作台11和工作台转轴2固定连接，所述工作台转轴2通过工作台转轴座3与底座6相连接，所述工作台11通过位移执行器4与底座6相连接，所述工作台转轴座3和位移执行器4分别设置在支撑工作台11的两端；
所述平面反射镜9固定连接在工作台11活动端的侧面上，所述平面反射镜9与工作台11的上表面垂直；所述工作台11绕轴旋转带动平面反射镜9俯仰角发生变化，所述平面反射镜9俯仰角变化为工作台11发生的角度变化；
所述自准直仪10由自准直仪座11固定连接到底座6上，所述自准直仪10的光轴高度与平面反射镜9中心高度一致，且光轴垂直于平面反射镜9平面；
所述自准直仪10包括准直透镜组101、分光镜102、光源与小孔光阑103、光电传感器104、自准直仪外壳105和自准直仪镜筒106；所述准直透镜组101、分光镜102、光源与小孔光阑103和自准直仪镜筒106在同一轴线上；光源与小孔光阑103和光电传感器104关于分光镜102反射面对称，且光源位于准直透镜组101的焦面上；
所述位移驱动模块12接收来自显示及主控模块14的驱动信号，控制位移执行器4产生响应的位移变化；数据采集模块13采集自准直仪10中光电传感器104产生的光斑数据并发送上传至显示及主控模块14计算测量的角度值。
进一步的，所述平面反射镜9替换为工作台11的L形状活动端，平面反射镜9粘贴位置与被测角度测量仪器16的轴线高度一致；
所述自准直仪10光轴与平面反射镜9、被测角度测量仪器16高度相同，在同一轴线上。
一种基于自准直原理的小角度检查装置的小角度检查方法，所述小角度检查方法具体为：
步骤a、装置开机自检，并调整工作台1至水平状态，将被测角度测量仪器平稳放置在工作台1中心位置；
步骤b、仪器静置预热，并调整装置角度测量零位；
步骤c、对被测角度测量仪器进行检定参数的设定，设置检定的角度变化范围[a，b]，检定步长L0，检定点个数n，即n＝(b-a)/L0+1，生成n个检定点标准角度a、a+L0、a+2L0、……、a+(n-2)L0、b；
步骤d、根据设定的参数进行检定；
步骤e、显示及主控模块14按照检定需求处理存储的标准角度数据和测量数据，输出被测角度测量仪器的检定报告，完成检定。
进一步的，所述自检为测试角度测量的全量程范围内位移驱动功能和角度测量功能是否正常。
进一步的，将自准直仪10的角度测量示数漂移至稳定后，再次驱动位移执行器4使自准直仪10测量角度值为0，记此位置为装置角度测量零位。
进一步的，所述检定过程为，
步骤d1、驱动位移执行器(4)使自准直仪(10)测量的角度值等于第一个检定点标准角度a，记录当前时刻被测角度测量仪器的角度示数x1；
步骤d2、重复步骤d1，装置依次发生其他检定点标准角度a+L0、a+2L0、……、a+(n-2)L0、b，依次记录被测角度测量仪器的角度示数x2、x3、……、x(n-1)、xn。
一种基于自准直原理的小角度检查装置，所述小角度检查装置包括工作台1、工作台转轴2、工作台转轴座3、位移执行器4、底座6、平面反射镜9、自准直仪10、位移驱动模块12、数据采集模块13和显示及主控模块14；
所述底座6水平放置，所述工作台11和工作台转轴2固定连接，所述工作台转轴2通过工作台转轴座3与底座6相连接，所述工作台11通过位移执行器4与底座6相连接，所述工作台转轴座3和位移执行器4分别设置在支撑工作台11的两端；
所述平面反射镜9平面反射镜9固定在工作台11下表面的几何中心处，所述平面反射镜9的正下方的底座6上固定直角反射镜17，所述自准直仪10放置到底座6上，所述自准直仪10准直出射的光束入射直角反射镜17，反射光束竖直向上入射平面反射镜9；
当工作台11处于水平位置时，光束垂直入射平面反射镜9，自准直光束原路返回；当工作台11发生角度变化时，光束携带平面反射镜9的角度信息，经直角反射镜17反射，返回自准直仪10内会聚成像在光电传感器104上；
所述位移驱动模块12接收来自显示及主控模块14的驱动信号，控制位移执行器4产生响应的位移变化；数据采集模块13采集自准直仪10中光电传感器104产生的光斑数据并发送上传至显示及主控模块14计算测量的角度值。
进一步的，所述自准直仪10包括准直透镜组101、分光镜102、光源与小孔光阑103、光电传感器104、自准直仪外壳105和自准直仪镜筒106；所述准直透镜组101、分光镜102、光源与小孔光阑103和自准直仪镜筒106在同一轴线上；光源与小孔光阑103和光电传感器104关于分光镜102反射面对称，且光源位于准直透镜组101的焦面上。
本发明的有益效果是：
本发明针对传统小角度检查仪手动放置量块实现角度发生，检定时间长、效率不高的问题，本发明提出了使用电机作为工作台角度发生的位移执行器；在位移驱动模块控制下，位移执行器能够根据检定需求自动发生高分辨力的位移，取代了传统小角度检查仪手动放置与调整量块的过程与传统小角度检查装置相比，能够快速推动工作台在大行程范围内发生高分辨力的微小角度，全程自动完成，没有人工操作和量块堆叠放置过程，提高了角度发生速度和精度，提高了检定效率；
本发明针对传统小角度检查采用正切原理，定位指示计无法实现高分辨力、高精度角度测量的问题，本发明提出了基于自准直原理的小角度检查仪。角度测量基于自准直原理，利用光杠杆将平面反射镜的微小角度变化放大为光斑的位移变化，进而实现微小角度的测量与计算；采用自准直法角度测量方式能够对工作台角度变化直接测量，与定位指示计相比需要测量的物理量个数少，具有测量分辨力高、精度高、非接触等技术优势。
本发明采用非接触的自准直角度测量方式，取代传统的定位指示计接触式测量，克服了传统小角度检查仪因接触测量导致测头磨损而使角度发生精度下降、降低仪器使用寿命的问题。
本发明装置结构中，工作台轴线和自准直仪光轴平行且高度相同，对工作台角度变化值实现了直接角度测量，与传统结构小角度检查仪相比缩短了测量链，降低了阿贝误差，进一步提高了角度测量的精度。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图A。
图3是图2的俯视图。
图4是本发明的结构示意图B。
图5是图4的俯视图。
图6是本发明的结构示意图C。
图7是图6的俯视图。
图8是本发明的自准直仪角度测量光路结构示意图一。
图9是本发明的自准直仪角度测量光路结构示意图二。
图中：1工作台、2工作台转轴、3工作台转轴座、4位移执行器、5工作台支撑轴、6底座、7第一定位指示计、8第二定位指示计、9平面反射镜、10自准直仪、101准直透镜组、102分光镜、103光源与小孔光阑、104光电传感器、105自准直仪外壳、106自准直仪镜筒、11自准直仪座、12位移驱动模块、13数据采集模块、14显示及主控模块、16被检定角度测量仪器、17直角反射镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例是一种基于自准直原理的小角度检查装置与小角度检查方法实施例。
本实施例的一种基于自准直原理的小角度检查装置实施例，结构示意图如图2和图3所示，自准直仪光路结构如图8所示。
一种基于自准直原理的小角度检查装置，所述小角度检查装置包括工作台1、工作台转轴2、工作台转轴座3、位移执行器4、底座6、平面反射镜9、自准直仪10、自准直仪座11、位移驱动模块12、数据采集模块13和显示及主控模块14；
所述底座6水平放置，所述工作台11和工作台转轴2固定连接，所述工作台转轴2通过工作台转轴座3与底座6相连接，所述工作台11通过位移执行器4与底座6相连接，所述工作台转轴座3和位移执行器4分别设置在支撑工作台11的两端；位移执行器4可以推动工作台11的活动端绕工作台转轴2发生微小转动；
所述平面反射镜9固定连接在工作台11活动端的侧面上，所述平面反射镜9与工作台11的上表面垂直；所述工作台11绕轴旋转带动平面反射镜9俯仰角发生变化，所述平面反射镜9俯仰角变化为工作台11发生的角度变化；
所述自准直仪10由自准直仪座11固定连接到底座6上，所述自准直仪10的光轴高度与平面反射镜9中心高度一致，且光轴垂直于平面反射镜9平面；
所述自准直仪10包括准直透镜组101、分光镜102、光源与小孔光阑103、光电传感器104、自准直仪外壳105和自准直仪镜筒106；所述准直透镜组101、分光镜102、光源与小孔光阑103和自准直仪镜筒106在同一轴线上；光源与小孔光阑103和光电传感器104关于分光镜102反射面对称，且光源位于准直透镜组101的焦面上；
所述位移驱动模块12接收来自显示及主控模块14的驱动信号，控制位移执行器4产生响应的位移变化；数据采集模块13采集自准直仪10中光电传感器104产生的光斑数据并发送上传至显示及主控模块14计算测量的角度值。
本实施例的测量原理如下：
显示及主控模块14按照设定的角度值向位移驱动模块12发送驱动信号，使位移执行器4产生位移变化；首先驱动电机和丝杠41，使工作台1活动端高度发生变化，实现绕工作台转轴2旋转，工作台1带动端面上的平面反射镜9发生倾斜，平面反射镜9的俯仰角发生改变，使角度变化量达到设定的角度值；在角度发生的同时，显示及主控模块14实时接收并计算数据采集模块13上传的自准直仪10测量的平面反射镜9变化的角度，并与设定的角度值比较和驱动，实现闭环反馈控制；
角度测量由自准直仪10实现，光源与小孔光阑103中，光源发出的光经过小孔光阑透射、准直透镜组101透射，准直为平行光束；平行光束入射平面反射镜9，反射光束返回并入射准直透镜组101，经过准直透镜组101透射、分光镜102反射，会聚成像在光电传感器104上；当平面反射镜9与自准直仪10光轴垂直，不存在角度变化时，平行光束沿原路返回成像在光电传感器104的探测面中心；当平面反射镜9存在角度变化时，反射的平行光束带有角度信息，倾斜入射准直透镜组101，最终会聚成像在偏离光电传感器104中心的位置，光斑出现位移变化；通过光斑位移变化和准直透镜组101的焦距，可以计算得到平面反射镜9的角度变化值。
一种基于自准直原理的小角度检查装置的小角度检查方法，所述小角度检查方法具体为：
步骤a、装置开机自检，并调整工作台1至水平状态，将被测角度测量仪器平稳放置在工作台1中心位置；
步骤b、仪器静置预热，并调整装置角度测量零位；
步骤c、对被测角度测量仪器进行检定参数的设定，设置检定的角度变化范围[a，b]，检定步长L0，检定点个数n，即n＝(b-a)/L0+1，生成n个检定点标准角度a、a+L0、a+2L0、……、a+(n-2)L0、b；
步骤d、根据设定的参数进行检定；
步骤e、显示及主控模块14按照检定需求处理存储的标准角度数据和测量数据，输出被测角度测量仪器的检定报告，完成检定。
进一步的，所述自检为测试角度测量的全量程范围内位移驱动功能和角度测量功能是否正常。
进一步的，将自准直仪10的角度测量示数漂移至稳定后，再次驱动位移执行器4使自准直仪10测量角度值为0，记此位置为装置角度测量零位。
进一步的，所述检定过程为，
步骤d1、驱动位移执行器(4)使自准直仪(10)测量的角度值等于第一个检定点标准角度a，记录当前时刻被测角度测量仪器的角度示数x1；
步骤d2、重复步骤d1，装置依次发生其他检定点标准角度a+L0、a+2L0、……、a+(n-2)L0、b，依次记录被测角度测量仪器的角度示数x2、x3、……、x(n-1)、xn。
所述自准直仪10光轴与平面反射镜9、被测角度测量仪器16高度相同，在同一轴线上，有效降低了自准直仪10光轴和被测角度测量仪器16轴线高度不一致所引入的阿贝误差，进一步提高了角度发生和测量的精度。
实施例二
本实施例是一种基于自准直原理的小角度检查装置与小角度检查方法实施例。
本实施例的一种基于自准直原理的小角度检查装置实施例，结构示意图如图4和图5所示。
一种基于自准直原理的小角度检查装置，所述平面反射镜9替换为工作台11的L形状活动端，平面反射镜9粘贴位置与被测角度测量仪器16的轴线高度一致；
所述自准直仪10光轴与平面反射镜9、被测角度测量仪器16高度相同，在同一轴线上。有效降低了自准直仪10光轴和被测角度测量仪器16轴线高度不一致所引入的角度测量误差。
所述自准直仪10光轴与平面反射镜9、被测角度测量仪器16高度相同，在同一轴线上，有效降低了自准直仪10光轴和被测角度测量仪器16轴线高度不一致所引入的阿贝误差，进一步提高了角度发生和测量的精度。
本实施例的一种基于自准直原理的小角度检查方法实施例，同具体实施例一。
实施例三
本实施例是一种基于自准直原理的小角度检查装置与小角度检查方法实施例。
本实施例的一种基于自准直原理的小角度检查装置实施例，结构示意图如图6和图7所示，自准直仪光路结构如图9所示。
在具体实施例一的基础上，一种基于自准直原理的小角度检查装置，所述小角度检查装置包括工作台1、工作台转轴2、工作台转轴座3、位移执行器4、底座6、平面反射镜9、自准直仪10、位移驱动模块12、数据采集模块13和显示及主控模块14；
所述底座6水平放置，所述工作台11和工作台转轴2固定连接，所述工作台转轴2通过工作台转轴座3与底座6相连接，所述工作台11通过位移执行器4与底座6相连接，所述工作台转轴座3和位移执行器4分别设置在支撑工作台11的两端；位移执行器4可以推动工作台11的活动端绕工作台转轴2发生微小转动；
所述平面反射镜9平面反射镜9固定在工作台11下表面的几何中心处，所述平面反射镜9的正下方的底座6上固定直角反射镜17，所述自准直仪10放置到底座6上，所述自准直仪10准直出射的光束入射直角反射镜17，反射光束竖直向上入射平面反射镜9；
当工作台11处于水平位置时，光束垂直入射平面反射镜9，自准直光束原路返回；当工作台11发生角度变化时，光束携带平面反射镜9的角度信息，经直角反射镜17反射，返回自准直仪10内会聚成像在光电传感器104上；
所述位移驱动模块12接收来自显示及主控模块14的驱动信号，控制位移执行器4产生响应的位移变化；数据采集模块13采集自准直仪10中光电传感器104产生的光斑数据并发送上传至显示及主控模块14计算测量的角度值。
进一步的，所述自准直仪10包括准直透镜组101、分光镜102、光源与小孔光阑103、光电传感器104、自准直仪外壳105和自准直仪镜筒106；所述准直透镜组101、分光镜102、光源与小孔光阑103和自准直仪镜筒106在同一轴线上；光源与小孔光阑103和光电传感器104关于分光镜102反射面对称，且光源位于准直透镜组101的焦面上。
针对工作台因自身重力、负载导致工作台产生微小形变，导致被测角度测量仪器和工作台上表面、平面反射镜之间存在角度变化，存在角度测量误差的问题，提出了将平面反射镜放置在工作台下表面的几何中心处，减小因工作台形变导致的平面反射镜和被测角度测量仪器之间存在相对角度变化的问题，有效提高了角度发生精度；此外，自准直仪测量光路位于工作台1下方，及小角度检查装置内部，有效的减小环境扰动对测量光路的干扰，同时减小了装置体积，进一步提高了装置的角度测量精度和测量稳定性。

Claims (8)

1.一种基于自准直原理的小角度检查装置，其特征在于，所述小角度检查装置包括工作台(1)、工作台转轴(2)、工作台转轴座(3)、位移执行器(4)、底座(6)、平面反射镜(9)、自准直仪(10)、自准直仪座(11)、位移驱动模块(12)、数据采集模块(13)和显示及主控模块(14)；
所述底座(6)水平放置，所述工作台(11)和工作台转轴(2)固定连接，所述工作台转轴(2)通过工作台转轴座(3)与底座(6)相连接，所述工作台(11)通过位移执行器(4)与底座(6)相连接，所述工作台转轴座(3)和位移执行器(4)分别设置在支撑工作台(11)的两端；
所述平面反射镜(9)固定连接在工作台(11)活动端的侧面上，所述平面反射镜(9)与工作台(11)的上表面垂直；所述工作台(11)绕轴旋转带动平面反射镜(9)俯仰角发生变化，所述平面反射镜(9)俯仰角变化为工作台(11)发生的角度变化；
所述自准直仪(10)由自准直仪座(11)固定连接到底座(6)上，所述自准直仪(10)的光轴高度与平面反射镜(9)中心高度一致，且光轴垂直于平面反射镜(9)平面；
所述自准直仪(10)包括准直透镜组(101)、分光镜(102)、光源与小孔光阑(103)、光电传感器(104)、自准直仪外壳(105)和自准直仪镜筒(106)；所述准直透镜组(101)、分光镜(102)、光源与小孔光阑(103)和自准直仪镜筒(106)在同一轴线上；光源与小孔光阑(103)和光电传感器(104)关于分光镜(102)反射面对称，且光源位于准直透镜组(101)的焦面上；
所述位移驱动模块(12)接收来自显示及主控模块(14)的驱动信号，控制位移执行器(4)产生响应的位移变化；数据采集模块(13)采集自准直仪(10)中光电传感器(104)产生的光斑数据并发送上传至显示及主控模块(14)计算测量的角度值。
2.根据权利要求1所述一种基于自准直原理的小角度检查装置，其特征在于，所述平面反射镜(9)替换为工作台(11)的L形状活动端，平面反射镜(9)粘贴位置与被测角度测量仪器16的轴线高度一致；
所述自准直仪(10)光轴与平面反射镜(9)、被测角度测量仪器16高度相同，在同一轴线上。
3.根据权利要求1或2所述一种基于自准直原理的小角度检查装置的小角度检查方法，其特征在于，所述小角度检查方法具体为：
步骤a、装置开机自检，并调整工作台(1)至水平状态，将被测角度测量仪器平稳放置在工作台(1)中心位置；
步骤b、仪器静置预热，并调整装置角度测量零位；
步骤c、对被测角度测量仪器进行检定参数的设定，设置检定的角度变化范围[a，b]，检定步长L0，检定点个数n，即n＝(b-a)/L0+1，生成n个检定点标准角度a、a+L0、a+2L0、……、a+(n-2)L0、b；
步骤d、根据设定的参数进行检定；
步骤e、显示及主控模块(14)按照检定需求处理存储的标准角度数据和测量数据，输出被测角度测量仪器的检定报告，完成检定。
4.根据权利要求3所述一种基于自准直原理的小角度检查装置的小角度检查方法，其特征在于，所述自检为测试角度测量的全量程范围内位移驱动功能和角度测量功能是否正常。
5.根据权利要求3所述一种基于自准直原理的小角度检查装置的小角度检查方法，其特征在于，将自准直仪(10)的角度测量示数漂移至稳定后，再次驱动位移执行器(4)使自准直仪(10)测量角度值为0，记此位置为装置角度测量零位。
6.根据权利要求3所述一种基于自准直原理的小角度检查装置的小角度检查方法，其特征在于，所述检定过程为，
步骤d1、驱动位移执行器(4)使自准直仪(10)测量的角度值等于第一个检定点标准角度a，记录当前时刻被测角度测量仪器的角度示数x1；
步骤d2、重复步骤d1，装置依次发生其他检定点标准角度a+L0、a+2L0、……、a+(n-2)L0、b，依次记录被测角度测量仪器的角度示数x2、x3、……、x(n-1)、xn。
7.一种基于自准直原理的小角度检查装置，其特征在于，所述小角度检查装置包括工作台(1)、工作台转轴(2)、工作台转轴座(3)、位移执行器(4)、底座(6)、平面反射镜(9)、自准直仪(10)、位移驱动模块(12)、数据采集模块(13)和显示及主控模块(14)；
所述底座(6)水平放置，所述工作台(11)和工作台转轴(2)固定连接，所述工作台转轴(2)通过工作台转轴座(3)与底座(6)相连接，所述工作台(11)通过位移执行器(4)与底座(6)相连接，所述工作台转轴座(3)和位移执行器(4)分别设置在支撑工作台(11)的两端；
所述平面反射镜(9)平面反射镜(9)固定在工作台(11)下表面的几何中心处，所述平面反射镜(9)的正下方的底座(6)上固定直角反射镜(17)，所述自准直仪(10)放置到底座(6)上，所述自准直仪(10)准直出射的光束入射直角反射镜(17)，反射光束竖直向上入射平面反射镜(9)；
当工作台(11)处于水平位置时，光束垂直入射平面反射镜(9)，自准直光束原路返回；当工作台(11)发生角度变化时，光束携带平面反射镜(9)的角度信息，经直角反射镜(17)反射，返回自准直仪(10)内会聚成像在光电传感器(104)上；
所述位移驱动模块(12)接收来自显示及主控模块(14)的驱动信号，控制位移执行器(4)产生响应的位移变化；数据采集模块(13)采集自准直仪(10)中光电传感器(104)产生的光斑数据并发送上传至显示及主控模块(14)计算测量的角度值。
8.根据权利要求7所述一种基于自准直原理的小角度检查装置，其特征在于，所述自准直仪(10)包括准直透镜组(101)、分光镜(102)、光源与小孔光阑(103)、光电传感器(104)、自准直仪外壳(105)和自准直仪镜筒(106)；所述准直透镜组(101)、分光镜(102)、光源与小孔光阑(103)和自准直仪镜筒(106)在同一轴线上；光源与小孔光阑(103)和光电传感器(104)关于分光镜(102)反射面对称，且光源位于准直透镜组(101)的焦面上。
CN202310476261.XA 2023-04-28 2023-04-28 一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法 Pending CN116336995A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310476261.XA CN116336995A (zh) 2023-04-28 2023-04-28 一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310476261.XA CN116336995A (zh) 2023-04-28 2023-04-28 一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116336995A true CN116336995A (zh) 2023-06-27

Family

ID=86876129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310476261.XA Pending CN116336995A (zh) 2023-04-28 2023-04-28 一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116336995A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116608816A (zh) * 2023-07-18 2023-08-18 东营市工业产品检验与计量检定中心 一种用于小角度测量仪器检定装置的校准方法和装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116608816A (zh) * 2023-07-18 2023-08-18 东营市工业产品检验与计量检定中心 一种用于小角度测量仪器检定装置的校准方法和装置
CN116608816B (zh) * 2023-07-18 2023-09-26 东营市工业产品检验与计量检定中心 一种用于小角度测量仪器检定装置的校准方法和装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107843213B (zh) 共焦自准直中心偏和曲率半径测量方法与装置
CN104848802B (zh) 法线跟踪式差动共焦非球面测量方法与系统
CN101793500B (zh) 差动共焦透镜中心厚度测量方法与装置
CN103278109A (zh) 一种星用扫描角监控器测角精度检测装置
CN101788271A (zh) 共焦透镜中心厚度测量方法与装置
CN116336995A (zh) 一种基于自准直原理的小角度检查装置及其小角度检查方法
CN113608198A (zh) 一种激光位移传感器自动化标定装置及方法
CN110360960B (zh) 一种垂直度测量方法和装置
CN102878933B (zh) 一种基于白光干涉定位原理的比较仪及其检测方法
CN113687521B (zh) 基于波前校正的低像差高精度二维光电自准直方法与装置
CN109631767B (zh) 测距方法
CN106247989A (zh) 一种导轨滚转角现场标定及测量装置及方法
CN111427053A (zh) 一种基于阵列镜标定的精确测距装置及方法
CN114858096B (zh) 一种水平光路传递测角仪及测量方法
TW201423034A (zh) 垂直度與平行度檢測系統及其檢測方法
CN114964181B (zh) 基于波前零差干涉的高精度双轴激光水平仪及测量方法
CN216815958U (zh) 一种透镜阵列像质测试装置
CN1285884C (zh) 平台平面度测量方法
CN203672722U (zh) 高低温环境下抗弯刚度测试装置
CN114088017A (zh) 一种定制光纤端面角度和平面度检测装置和检测方法
CN109827680B (zh) 一种基于cmos传感器的三维高灵敏度测微力计
CN109883361A (zh) 一种使用高精度导轨实现光学组件中心偏差测试的方法
CN218097590U (zh) 一种光学元器件多维度空间校准装置
CN116858169A (zh) 一种高精度高稳定性自准直小角度检查装置及其检查方法
CN2519299Y (zh) 非接触式光学系统空气间隔测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination