CN201273815Y - 导轨滚转角的非接触激光测量装置 - Google Patents

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史恩秀
郭俊杰
黄玉美
杨辛芳
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Abstract

本实用新型公开的一种导轨滚转角的非接触激光测量装置，包括激光器，沿激光器光束射出方向依次设置有固接于工作台上的敏感元件和反射镜，敏感元件为1/2波片，反射镜为直角棱镜，沿直角棱镜反射光射出方向设置有偏振分光镜，1/2波片位于直角棱镜与偏振分光镜之间，沿偏振分光镜两束分光射出方向分别设置有光电探测器A和光电探测器B，光电探测器A和光电探测器B分别与信号处理电路相连接。本实用新型测量装置光路结构简单、安装调试方便，在保证测量精度的前提下，测量灵敏度进一步提高，适于设备导轨滚转角的在线动态测量，可有效提高设备的精度。

Description

导轨滚转角的非接触激光测量装置
技术领域
本实用新型属于光电检测技术领域，涉及一种用于机械导轨的检测装置，具体涉及一种导轨滚转角的非接触激光测量装置。
背景技术
制造和安装误差导致采用直线导轨的加工设备或测量设备，其导轨运动副不同程度地存在6项几何误差，其中，在俯仰角、偏摆角和滚转角三个角运动误差的相应方向造成的阿贝误差严重影响设备的加工或测量精度。误差补偿是目前减小和消除阿贝误差以提高设备精度的主要手段，但前提是精确测量角运动误差。
滚转角的测量装置，目前主要有基于准直激光的滚转角测量装置、基于偏振激光的法拉第磁光调制装置、基于偏振激光的液晶光阀分时调制装置和基于偏振激光的滚转角测量装置等；其中，基于偏振激光的滚转角测量装置，结构简单、安装调试方便，可应用于机械导轨滚转角的测量，但该装置测量精度和灵敏度较低。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种导轨滚转角的非接触激光测量装置，不仅结构简单、安装调试方便，而且其测量精度和灵敏度较高。
本实用新型所采用的技术方案是，一种导轨滚转角的非接触激光测量装置，包括激光器，沿激光器光束射出方向依次设置有固接于工作台上的敏感元件和反射镜，敏感元件为1/2波片，反射镜为直角棱镜，沿直角棱镜反射光射出方向设置有偏振分光镜，1/2波片位于直角棱镜与偏振分光镜之间，沿偏振分光镜两束分光射出方向分别设置有光电探测器A和光电探测器B，光电探测器A和光电探测器B分别与信号处理电路相连接。
本实用新型的特征还在于，
信号处理电路与计算机相连接。
本实用新型测量装置的有益效果是：
1.测量装置中，光路结构简单，安装调试方便，在保证测量精度的前提下，有效降低了成本。
2.测量输出量ΔI与被测量Δθ近似成线性关系，且测量装置灵敏度得到进一步提高。
3.测量过程中测量系统中的敏感元件1/2波片不带电缆，被测导轨的行程不受限制，且适合于设备导轨滚转角的在线动态测量，可从根本上有效提高设备的精度。
附图说明
图1是现有测量装置的结构示意图；
图2是本实用新型测量装置的结构示意图。
图中，1.激光器，2.偏振分光镜，3.1/4波片，4.反射镜，5.工作台，6.渥拉斯顿棱镜，7.二象限光电探测器，8.信号处理电路，9.计算机，10.光电探测器A，11.光电探测器B，12.1/2波片，13.直角棱镜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
现有测量装置的结构，如图1所示。包括激光器1，沿激光器1光束的射出方向依次设置的偏振分光镜2、1/4波片3和反射镜4，1/4波片3固接于工作台5；沿偏振分光镜2的反射光方向依次设置有渥拉斯顿棱镜6和二象限光电探测器7，二象限光电探测器7与信号处理电路8连接，信号处理电路8与激光器1相连接。
本实用新型测量装置的结构，如图2所示。包括激光器1，沿激光器1光束射出方向依次设置有1/2波片12和直角棱镜13，1/2波片12固接于工作台5；沿直角棱镜13反射光的出射方向设置有偏振分光镜2，1/2波片12位于偏振分光镜2与直角棱镜13之间，沿偏振分光镜2的两分光束射出方向分别设置有光电探测器A10和光电探测器B11，光电探测器A10和光电探测器B11分别与信号处理电路8相连接，信号处理电路8与计算机9相连接。
本实用新型测量装置
采用很薄的1/2波片12作为敏感元件，工作台5在直线运动中产生的俯仰角和偏摆角误差不会混叠到滚转角误差测量中，可以保证测量精度。
采用直角棱镜13，使得探测光两次经过1/2波片12时，逆向出射光与入射光平行不重叠且垂直通过1/2波片12，保证探测光偏振方向的改变是叠加的。
现有测量系统，1/4波片3的快轴方向的初始位置与激光器1发出的线偏振激光的偏振方向成45°，该偏振激光沿其传播方向依次经过偏振分光镜2和1/4波片3，射入反射镜4，经反射镜4反射逆向通过1/4波片3，射入偏振分光镜2，经偏振分光镜2折射进入光轴方向与出射光偏振方向成45°的渥拉斯顿棱镜6，渥拉斯顿棱镜6将入射光束分为两束光，并同时射到二象限光电探测器7的不同象限，光电探测器7测量到的两束光的光强信号经信号处理电路8处理得到反映两束光的光强差ΔI的相应的电压差信号，信号处理电路8将相应的电压差信号进行处理，得到滚转角Δθ的大小和方向。
该测量系统光强差ΔI与滚转角Δθ之间的关系为ΔI＝4I0Δθ，由于受偏振分光镜2对激光器1出射光作用的影响，测量精度较低。
本实用新型测量装置，激光器1发出的线偏振激光透过1/2波片12后，射入直角棱镜13，经其反射逆向透过1/2波片12进入偏振分光镜2，并被偏振分光镜2分成两束光，该两束光分别进入光电探测器A10和光电探测器B11，光电探测器A10和光电探测器B11分别探测其入射光的光强，通过信号处理电路8得到反映两光强差的电压信号，通过计算机求得被测导轨滚转角Δθ的大小和方向。光强差ΔI与滚转角Δθ之间的关系为ΔI＝8I0Δθ，。
本实用新型测量装置，光路结构简单、安装调试方便，在保证测量精度的前提下，有效降低了成本，测量灵敏度进一步提高，且敏感元件1/2波片不带电缆，适合于设备导轨滚转角的在线动态测量，可有效提高设备的精度。

Claims (2)

1.一种导轨滚转角的非接触激光测量装置，包括激光器(1)，沿激光器(1)光束射出方向依次设置有固接于工作台(5)上的敏感元件和反射镜，其特征在于，所述的敏感元件为1/2波片(12)，所述的反射镜为直角棱镜(13)，沿直角棱镜(13)反射光射出方向设置有偏振分光镜(2)，1/2波片(12)位于直角棱镜(13)与偏振分光镜(2)之间，沿偏振分光镜(2)两束分光射出方向分别设置有光电探测器A(10)和光电探测器B(11)，所述光电探测器A(10)和光电探测器B(11)分别与信号处理电路(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述的信号处理电路(8)与计算机(9)相连接。
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