專利名稱：二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及激光精密測量技術(shù)，尤其涉及一種應用激光進行高精度準直測量技術(shù)。
背景技術(shù)：
直線度的測量是幾何計量領域中最基本的計量項目之一，長距離直線度測量在導軌的安裝準直、大型儀器的安裝定位、精密儀器制造與檢測、大尺寸測量、軍工產(chǎn)品制造等領域有著廣泛的應用。許多工程中要求對多組軸、孔的同軸度測量，要求測量能斷續(xù)進行，相對于直線度，同軸度測量提出了更高的要求。清華大學殷純永等人提出一種利用橫向賽曼雙頻激光器測量直線度/同軸度的方法，利用一維直線度/同軸度干涉儀分別進行水平方向和垂直方向直線度/同軸度的測 量，在進行水平方向測量和垂直方向測量切換時，需要將構(gòu)成干涉儀的兩個渥拉斯頓 棱鏡和直角棱鏡旋轉(zhuǎn)90度。該方法的測量范圍達到30m。該方法的實現(xiàn)裝置如圖1所示，包括橫向賽曼穩(wěn)頻雙頻激光器光源101、望遠 鏡102、分光鏡103、可轉(zhuǎn)動卯度的活動套筒106、 一對玻璃光楔(圖中未示出)、第 一、第二渥拉斯頓棱鏡107、 108和直角棱鏡109，分別設置在該分光鏡103的反射光 路和渥拉斯頓棱鏡107返回光路上的第一檢偏器104和第一光電接收器105、第二檢 偏器UO和第二光電接收器111，以及與兩個光電接收器相連的由信號放大電路、相 位器112和計算機113構(gòu)成的信號處理單元。所說的光源采用橫向賽曼激光器，直接出射兩個相互正交的線偏振光；所說的兩 個渥拉斯頓棱鏡107和108，其分束角完全相同；所說的一對光楔(圖中未示出)安 裝在第一渥拉斯頓棱鏡的兩個端面上，調(diào)節(jié)它們可以校正從第一渥拉斯頓棱鏡107出 射的兩束光(兩束光未完全分開)相對于原入射光的不對稱；所說的第二檢偏器110 和第二光電接收器lll固定在活動套筒106上，可以與活動套筒106—同轉(zhuǎn)動，光束 通過活動套筒106的非中心小孔可以被第二光電接收器111接收；所說的激光源10、 望遠鏡102、分光鏡103、活動套筒106、檢偏器104和110、光電接收器105和112都安裝在一個底座(圖中未示出)上，構(gòu)成激光頭。上述裝置的工作過程為正交偏振光先經(jīng)過分光鏡103，將入射光分為兩束，一 束作為參考光，另一束作為測量光。參考光經(jīng)過第一檢偏器104進行合成，由第--光 電接收器105接收轉(zhuǎn)換成交流電信號，即參考信號。測量光先通過第一渥拉斯頓棱鏡 107后，分開一小角度，再通過第二渥拉斯頓棱鏡108后，變成兩束平行光，經(jīng)直角 棱鏡109反射后，再依次通過第二渥拉斯頓棱鏡108和第一渥拉斯頓棱鏡107，又變 成一束光，經(jīng)過第二檢偏器110進行合成，由第二光電接收器lll接收轉(zhuǎn)換成交流電 信號，即測量信號。第一渥拉斯頓棱鏡107或第二渥拉斯頓棱鏡108的垂直于光路方 向的移動會使測量信號相對于參考信號間的相位發(fā)生變化，用相位器112將參考信號 和測量信號進行相位比較，將結(jié)果送到計算機113進行數(shù)據(jù)處理，就可得到第一渥拉 斯頓棱鏡107或第二渥拉斯頓棱鏡108的移動量。若將第二渥拉斯頓棱鏡108和直角棱鏡109放于導軌一端，激光頭放于另一端， 調(diào)整光路使之平行于導軌，使第一渥拉斯頓棱鏡107沿導軌移動，即可測得導軌的水 平或垂直方向上的直線度偏差，將第一渥拉斯頓棱鏡107裝在特定的耙子上即可用于 同軸度測量。該方法的測量原理為為了實現(xiàn)斷續(xù)測量，在量程范圍內(nèi)產(chǎn)生的光程差變化不能 超過一個波長，信號相位的變化必須在士180。內(nèi)，這樣就必須對測量范圍和分辨率作 統(tǒng)一考慮。取測量信號和參考信號相位變化O.r對應Wl橫向移動lpm，這樣對渥拉 斯頓棱鏡107和108來說<formula>formula see original document page 5</formula>式中人激光波長e:渥拉斯頓棱鏡107和108的兩出射光之間的夾角C:相位卡計數(shù)器的累加數(shù)根據(jù)設計，有^l(im， ；H).6328nm， CM).1。得 9/2=0.0025°再根據(jù) Sin(W2) = ("?！娩桌诡D棱鏡的楔角 P=0.28° 信號相位每變化O.r對應渥拉斯頓棱鏡107或108橫向移動l拜，信號一個周期 ±180°就代表Wl移動il.8mm，這個測量范圍在通常的直線度/同軸度測量中是足夠 的。在測量相位時，由于信號不會跨越一個周期，保證了讀數(shù)的單值性，而且相位測 量是狀態(tài)測量，渥拉斯頓棱鏡移出光路，再放回光路中，測量還能繼續(xù)進行，因而可 用于同軸度的測量。按上述參數(shù)，兩光束分開角度^s0.005°，可計算得在30m處兩光束中心分開約 2.6mm，光斑本身直徑約為8mm左右，因而在30m內(nèi)兩光束中心間距小于光斑半徑， 此時兩光束波前傾斜相關(guān)性大于0.9，對空氣擾動有較強的抵抗力。對于更長距離的 測量要求，可以重新設計渥拉斯頓棱鏡的楔角，減小兩光束的分開角度，這樣增大了 位移當量，降低了靈敏度，可獲得更好的測量效果。采用該裝置進行直線度/同軸度測量方法包括以下步驟
1、 采用低頻差橫向賽曼激光器做光源IOI，該激光器輸出兩個正交的線偏振光， 它們的頻差很低，約為240KHz;
2、 該相互正交的線偏振光通過望遠鏡102準直擴束后，通過一個分光鏡103后 分成兩部分光；
3、 第一部分光經(jīng)過第一檢偏器104進行合成，由第一光電接收器105接收形成 參考信號；
4、 第二部分光經(jīng)過活動套筒106的中心小孔射出，通過第一渥拉斯頓棱鏡107 后，這束光含有兩種頻率、偏振方向正交的光分成夾有一小角度的兩束光，再通過第 二渥拉斯頓棱鏡108后，變成兩束平行光，這兩束光沒有完全分開；
5、 該兩束平行光被直角棱鏡109反射后，反射光束和入射光束平行，再依次通 過渥拉斯頓棱鏡108、 107后又變成一束光；
6、 該束光經(jīng)過活動套筒106的非中心小孔射出，經(jīng)過第二檢偏器110進行合成， 由第二光電接收器111接收形成測量信號；
7、 該測量信號和第4步驟所說的參考信號被送入相位器112進行相位比較，得 到該測量信號和參考信號的相位差。當渥拉斯頓棱鏡107或108在水平面內(nèi)沿著垂直 于光線傳播方向有移動時，此相位差的變化就反映了移動量，即水平方向的直線度；
8、 將直角棱鏡繞入射光路軸線旋轉(zhuǎn)90度，此時被直角棱鏡109反射的光束也相 對于原位置轉(zhuǎn)過了90度，接著再將渥拉斯頓棱鏡108、 107也旋轉(zhuǎn)90度，使反射光
束通過它們射出，然后將固定有第二檢偏器110和第二光電接收器111的活動套筒106 旋轉(zhuǎn)卯度，使反射光仍能通過活動套筒106的非中心小孔，被第二光電接收器111 接收。此時當渥拉斯頓棱鏡107或108在豎直面內(nèi)沿著垂直于光線傳播方向有移動時， 此相位差的變化就反映了移動量，即垂直方向的直線度；9、將渥拉斯頓棱鏡107或108裝在測量同軸度的靶子上，將靶子裝在被測孔中， 按前述方法分別測出各點的水平方向和垂直方向上的偏差，最后將其合成起來，即得 到孔的同軸度偏差測量結(jié)果。該方法的直線度/同軸度測量范圍為1.8mm，分辨率O.l)Lim。該方法的歩驟8要 求將直角棱鏡109、渥拉斯頓棱鏡107或108和活動套筒106都手動旋轉(zhuǎn)90度， 一來 說明不能同時測量水平方向直線度和垂直方向直線度/同軸度，需要測量兩趟，比較 費時，而且兩趟測量設置的起始位置會存在微小差異，所以測量得到的水平和垂直直 線度/同軸度不是對應于相同的一系列位置。這樣將兩個方向的直線度/同軸度合成以 評價其綜合的直線度/同軸度時，就存在誤差。二來手動旋轉(zhuǎn)存在誤差，無法保證角 度轉(zhuǎn)動的一致性，這樣就會因為安裝位置不理想又引入了新的測量誤差。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的二維橫向賽曼 雙頻激光直線度/同軸度測量裝置，可以同時獲得渥拉斯頓棱鏡在水平面和豎直面內(nèi) 沿垂直于光線傳播方向移動時產(chǎn)生的相位差，進而就可以同時得到水平方向和垂直方 向的直線度/同軸度。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用二維渥拉斯頓棱鏡代替普通渥拉斯頓棱鏡、二維直角棱鏡代替普通直角棱鏡、雙接收器和雙路相位處理卡代替可旋 轉(zhuǎn)的活動套筒和單路相位處理卡，然后在雙頻激光出射的地方增加一個分光鏡，把光 分成兩束分別通過二維渥拉斯頓棱鏡的水平軸和垂直軸。本發(fā)明二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置，包括雙頻激光器光源、 依次設置在該激光器發(fā)射端的光路軸線上的望遠鏡、分光鏡，平行分光鏡、第一個二 維渥拉斯頓棱鏡、第二個二維渥拉斯頓棱鏡和二維直角棱鏡，設置在分光鏡與第一個 二維渥拉斯頓棱鏡之間接收返回光的第二檢偏器和第二光電接收器、第三檢偏器和第 三光電接收器，設置在該分光鏡的反射光路上的第一檢偏器和第一光電接收器，以及 與三個光電接收器相連的雙路信號處理單元和顯示單元。所述的第一個和第二個二維渥拉斯頓棱鏡的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同，都由兩個分束 角相同的渥拉斯頓棱鏡組成，成十字交叉狀放置，兩個棱鏡的分光方向相互垂直，并 可作為整體移動或旋轉(zhuǎn)，兩個棱鏡的中心部分相互遮擋，兩端剩余部分都足以讓激光 光束通過。所述的二維直角棱鏡由兩個光軸相互垂直的直角棱鏡組成，成十字交叉狀放置， 其中心部分相互遮擋，兩端剩余部分都足以讓激光光束通過。所說的平行分光鏡是由一個斜方棱鏡與一個直角棱鏡膠合而成，其作用是把一束 入射光分開成兩束相互平行的出射光，且在空間上錯開一個距離。本發(fā)明的測量原理及渥拉斯頓棱鏡的參數(shù)設計同已有的橫向塞曼雙頻激光直線 度/同軸度測量裝置。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用二維光學元件代替一維光學元件，使得水平方 向和垂直方向的直線度裝置的安裝調(diào)試和測量一次完成，縮短了測量時間，提高了安 裝精度，測量出來的水平方向和垂直方向直線度/同軸度是對應于同一個測量點的， 可以直接矢量合成得到綜合的直線度/同軸度，可以更精確地評價被測物體的直線度/ 同軸度誤差狀況。由激光源、望遠鏡、分光鏡、第一檢偏器和第一光電接收器構(gòu)成的 激光頭結(jié)構(gòu)簡單，儀器尺寸小。激光光源的穩(wěn)頻精度高，長距離漂移的偏差小。
圖1為已有的一維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，可用來測量直線度或長孔的同軸度。圖3為圖2所示的二維直角棱鏡采用金字塔形狀的棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖2所示的二維直角棱鏡采用正方體玻璃和四個直角棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置的另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，可用其測量導軌的直線度。
具體實施方式
下面參照附圖并結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖2為本發(fā)明二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置的一種實施例的結(jié) 構(gòu)示意圖。該裝置的雙頻激光器201采用橫向賽曼激光器，直接出射兩個相互正交的 線偏振光，兩個不同頻率的線偏振分量，方向分別為水平和垂直方向，并且都垂直于 光線方向。依次設置在該激光器發(fā)射端的光路軸線上的有望遠鏡202和分光鏡203， 分光鏡為中性非偏振分光鏡；平行分光鏡206，由一個斜方棱鏡與一個直角棱鏡膠合 而成，膠合用的直角棱鏡斜面上鍍50%分光膜，斜方棱鏡的一個斜面鍍50%分光膜， 并與直角棱鏡的斜面膠合，另一個斜面鍍金屬全反射膜，使其把一束入射光分開成兩 束相互平行的出射光，且在空間上錯開一個距離；第一對玻璃光楔(圖中未示出)， 分別安裝在平行分光鏡206的兩個出射光端面上，調(diào)節(jié)它們可以保證兩束出射光相互 平行；第一個二維渥拉斯頓棱鏡207，由兩個分束角相同的渥拉斯頓棱鏡組成，成十 字交叉狀放置，通過機械設計保證兩個棱鏡的分光方向相互垂直，并可作為整體移動 或旋轉(zhuǎn)，兩個棱鏡的中心部分相互遮擋，兩端剩余部分都足以讓激光光束通過，兩個 渥拉斯頓棱鏡中楔角和分光方向在水平面內(nèi)的稱為水平渥拉斯頓棱鏡，楔角和分光方 向在垂直面內(nèi)的稱為垂直渥拉斯頓棱鏡；第二、第三對玻璃光楔(圖中未示出)，分 別安裝在第一個二維渥拉斯頓棱鏡207的四個端面上，調(diào)節(jié)它們可以校正從第一個二 維渥拉斯頓棱鏡207出射的四束光相對于原入射光的不對稱，保證其分束角完全相同； 第二個二維渥拉斯頓棱鏡208，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)與第一個二維渥拉斯頓棱鏡207的完全 相同；二維直角棱鏡209，由兩個光軸相互垂直的直角棱鏡組成，成十字交叉狀放置， 其中心部分相互遮擋，兩端剩余部分都足以讓激光光束通過，兩個直角棱鏡中反射光 和入射光在一個水平面內(nèi)的稱為水平直角棱鏡，反射光和入射光在一個豎直面內(nèi)的稱 為垂直直角棱鏡。設置在分光鏡203與第一個二維渥拉斯頓棱鏡207之間的第二檢偏 器210和第二光電接收器211以及第三檢偏器212和第三光電接收器213，用來接收 返回光。在分光鏡203的反射光路上設置有第一檢偏器204和第一光電接收器205。 與三個光電接收器相連的雙路信號處理卡214和顯示單元215相連。雙路信號處理卡214由信號放大電路、雙路相位器和數(shù)據(jù)處理器構(gòu)成。雙頻激光器201、望遠鏡202、分光鏡203、第一檢偏器204和第一光電接收器 205均安裝在一個底座(圖中未示出)上，構(gòu)成激光頭。第二檢偏器210和第三檢偏器212、第二光電接收器211和第三光電接收器213 均安裝在一個底座(圖中未示出)上，構(gòu)成一個雙路接收器。
該裝置的工作過程正交偏振光先經(jīng)過分光鏡203，將入射光分為兩束， 一束作為參考光，另一束作為測量光。參考光經(jīng)過第一檢偏器204進行合成，由第一光電接 收器205接收轉(zhuǎn)換成交流電信號，即參考信號。測量光先通過平行分光鏡206，分成 兩束平行光，再分別通過第一個二維渥拉斯頓棱鏡207的水平方向和垂直方向的兩個 渥拉斯頓棱鏡后，各分開一小角度，再通過第二個二維渥拉斯頓棱鏡208后，各變成 兩束平行光，分別入射到二維直角棱鏡209的水平和垂直方向反射棱鏡上，反射后再 依次通過第二個二維渥拉斯頓棱鏡208和第一二維渥拉斯頓棱鏡207，得到兩束平行 光，分別經(jīng)過第二檢偏器210及第三檢偏器212合成和第二光電接收器211及第三光 電接收器213接收轉(zhuǎn)換成交流電信號，即水平方向和垂直方向測量信號。第一個二維 渥拉斯頓棱鏡207或第二個二維渥拉斯頓棱鏡208的在豎直面內(nèi)和水平面內(nèi)垂直于光 路方向的移動會使測量信號相對于參考信號間的相位發(fā)生變化，用相位器將參考信號 和兩路測量信號進行相位比較，將結(jié)果送到雙路信號處理卡214進行數(shù)據(jù)處理，就可 得到第一個二維渥拉斯頓棱鏡207或第二個二維渥拉斯頓棱鏡208的移動量。若將第二個二維渥拉斯頓棱鏡208和二維直角棱鏡209放于導軌(圖中未示出) 一端，激光頭放于另一端，調(diào)整光路使之平行于導軌，使第-—個二維渥拉斯頓棱鏡207 沿導軌移動，即可同時測得導軌的水平和垂直方向上的直線度偏差，將第一個渥拉斯 頓棱鏡207裝在特定的靶子上即可用于同軸度測量。圖2所示的結(jié)構(gòu)可用來測量直線度或測量長孔的同軸度。一、測量直線度的測量過程如下1、 由雙頻激光器201發(fā)出的正交雙頻激光通過望遠鏡202準直擴束，作為入射 光被分光鏡203分為反射光和透射光兩部分。反射光經(jīng)過第一檢偏器204發(fā)生干涉， 形成參考拍頻信號，其相位在測量過程中不發(fā)生變化。這部分光路稱為參考光路。2、 透射光經(jīng)平行分光鏡206分開成相互平行的兩束光，平行分光鏡206的分光 面與豎直面成45度夾角，這樣出射的兩束光在水平方向和垂直方向都分開一定距離。3、 這兩束光中的一束通過第一個二維渥拉斯頓棱鏡207中的水平渥拉斯頓棱鏡， 兩個頻率分量的光被分開一個小的夾角，再經(jīng)過第二個二維渥拉斯頓棱鏡208中的水 平渥拉斯頓棱鏡，變成兩束平行光，這兩束光沒有完全分開。再經(jīng)二維直角棱鏡209 中的垂直直角棱鏡反射后返回，再次通過二維渥拉斯頓棱鏡208、 207中的水平渥拉 斯頓棱鏡，合成一束光，經(jīng)過第二檢偏器210合成后被第二光電接收器211轉(zhuǎn)換成水 平直線度拍頻信號，當?shù)谝粋€二維渥拉斯頓棱鏡207沿導軌移動時，測量拍頻信號的相位變化就對應于導軌水平方向的直線度變化。4、 同理，這兩束光中的另外一束將通過第一個二維渥拉斯頓棱鏡207中的垂直 渥拉斯頓棱鏡，兩個頻率分量的光被分開一個小的夾角，再經(jīng)過第二個二維渥拉斯頓 棱鏡208中的垂直渥拉斯頓棱鏡，變成兩束平行光，這兩束光沒有完全分開。再經(jīng)二 維直角棱鏡209中的水平直角棱鏡反射后返回，再次通過二維渥拉斯頓棱鏡208、 207 中的垂直渥拉斯頓棱鏡，合成一束光，經(jīng)過第三檢偏器212合成后被第三光電接收器 213轉(zhuǎn)換成垂直直線度拍頻信號，當?shù)谝粋€二維渥拉斯頓棱鏡207沿導軌移動時，測 量拍頻信號的相位變化就對應于導軌垂直方向的直線度變化。5、 步驟3、 4中得到的兩個測量信號和步驟1所述的參考信號被送入雙路相位器 進行相位比較，雙路相位器具有同步鎖存功能，可以同時記錄兩路測量信號與參考信 號的相位差，由雙路信號處理卡214計算得到這兩個相位差。6、 當?shù)谝粋€二維渥拉斯頓棱鏡207所在的平臺沿導軌移動時，相位差發(fā)生變化， 其變化就直接反映了導軌的水平和垂直直線度。測出平臺在各個位置時兩路測量信號 相對于參考信號的相位差，經(jīng)過雙路信號處理卡214處理后就得到了這個導軌水平和 垂直方向上的直線度偏差。二、測量長孔同軸度-其結(jié)構(gòu)是將圖2中的激光頭放于被測長孔的一端，將二維直角棱鏡209和第二個 二維渥拉斯頓棱鏡208放置于被測長孔的另一端，測量此長孔同軸度的靶子外徑和長 孔的內(nèi)徑相等，第一個二維渥拉斯頓棱鏡207被鑲嵌在靶子正中，靶子放在被測長孔 中并能沿長孔移動。其測量方法如下1、 同上述"一"項中的步驟l一5，由雙路信號處理卡214計算得到水平方向和 垂直方向的兩路相位差。2、 當裝有第一個二維渥拉斯頓棱鏡207的靶子在被測長孔中移動時，相位差發(fā) 生變化，其變化就直接反映了長孔的水平和垂直方向同軸度。測出靶子在各個位置時 兩路測量信號相對于參考信號的相位差，經(jīng)過雙路信號處理卡214處理后就得到了長 孔水平和垂直方向上的同軸度偏差。圖3和圖4分別示出二維直角棱鏡209還可以采用的兩種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是采 用金字塔形狀的棱鏡，其底面是一個正方形，相對的兩個側(cè)面相互垂直。圖4所示的 二維直角棱鏡209由一塊正方體玻璃和四個直角棱鏡膠合而成，四個直角棱鏡的斜面 鍍有反射膜，如圖4中箭頭所指的斜面。圖5為本發(fā)明二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置的另一種實施例的 結(jié)構(gòu)示意圖，可用來測量導軌的直線度。在結(jié)構(gòu)上，與圖2所示結(jié)構(gòu)的區(qū)別僅在于，通過使用4個楔角相同的固定塊(圖 中未示出)，使其中的平行分光鏡206，第一個、第二個二維渥拉斯頓棱鏡207、 208， 二維直角棱鏡209和第二、第三檢偏器210、 212，第二、第三光電接收器211、 213 都繞光軸逆時針旋轉(zhuǎn)了一個^角放置。其測量過程如下1、 同上述"一"項中的步驟1—5，由雙路信號處理卡214計算得到兩路相位差Ap, 和A化，它們可以轉(zhuǎn)換成水平方向直線度A^和垂直方向直線度A^ ，艮PAp〃 = cosS - Ap2 sin6> ， = Aw sin^ + cos6> 。2、 當裝有第一個二維渥拉斯頓棱鏡207的平臺在導軌上移動時，相位差發(fā)生變 化，其變化就可以轉(zhuǎn)換成導軌的水平和垂直方向直線度。測出平臺在各個位置時兩路 測量信號相對于參考信號的相位差，經(jīng)過雙路信號處理卡214處理后就得到了導軌水 平和垂直方向上的直線度誤差。
權(quán)利要求
1. 二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置，包括雙頻激光器光源、依次設置在該激光器發(fā)射端的光路軸線上的望遠鏡、分光鏡，其特征在于，其后在光路軸線上還依次設置有平行分光鏡、第一個二維渥拉斯頓棱鏡、第二個二維渥拉斯頓棱鏡和二維直角棱鏡，設置在分光鏡與第一個二維渥拉斯頓棱鏡之間接收返回光的第二檢偏器和第二光電接收器、第三檢偏器和第三光電接收器，設置在該分光鏡的反射光路上的第一檢偏器和第一光電接收器，以及與三個光電接收器相連的雙路信號處理單元和顯示單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的第一個二維渥拉斯頓 棱鏡，由兩個分束角完全相同的渥拉斯頓棱鏡組成，成十字交叉狀放置，兩個渥拉斯 頓棱鏡的分光方向相互垂直，并可作為整體移動或旋轉(zhuǎn)，兩個渥拉斯頓棱鏡的中心部 分相互遮擋，兩端剩余的部分都足以讓激光光束通過；所述的第二個二維渥拉斯頓的 結(jié)構(gòu)和參數(shù)與第一個二維渥拉斯頓棱鏡的完全相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的二維直角棱鏡由兩個 光軸相互垂直的直角棱鏡組成，成十字交叉狀放置，其中心部分相互遮擋，兩端剩余 部分都足以讓激光光束通過。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的二維直角棱鏡采用一 個金字塔形狀的棱鏡，其底面是一個正方形，相對的兩個側(cè)面相互垂直。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的二維直角棱鏡采用一 塊正方體玻璃和斜面鍍有反射膜的四個直角棱鏡膠合而成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的平行分光鏡由一個斜 方棱鏡與一個直角棱鏡膠合而成，可將入射光分成互相平行的兩束光出射，并分別通 過兩個二維渥拉斯頓棱鏡入射到二維直角棱鏡，反射返回。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量裝置，其特征在于，所述的平行分光鏡的膠合用 的直角棱鏡斜面上鍍50%分光膜，斜方棱鏡一個斜面鍍50%分光膜，并與直角棱鏡的 斜面膠合，另一個斜面鍍金屬全反射膜，使其把一束入射光分開成兩束相互平行的出 射光，且在空間上錯開一個距離。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的雙路信號處理單元由 信號放大電路、雙路相位器和數(shù)據(jù)處理器構(gòu)成，結(jié)合所采用的第二檢偏器及第二光電接收器和第三檢偏器及第三光電接收器構(gòu)成的雙路接收器，可以同時采樣鎖存，從而 可同時獲得水平方向和垂直方向的直線度數(shù)據(jù)。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，通過使用4個楔角相同的固 定塊，使在光路上的平行分光鏡、第一個二維渥拉斯頓棱鏡、第二個二維渥拉斯頓棱 鏡和二維直角棱鏡共同旋轉(zhuǎn)相同角度，可由測量到的兩個直線度數(shù)據(jù)做幾何投影后， 求得水平方向和垂直方向直線度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種二維橫向塞曼雙頻激光直線度/同軸度測量裝置，包括雙頻激光器光源、依次設置在該激光器發(fā)射端的光路軸線上的望遠鏡、分光鏡，平行分光鏡、第一個及第二個二維渥拉斯頓棱鏡和二維直角棱鏡，設置在分光鏡與第一個二維渥拉斯頓棱鏡之間接收返回光的第二檢偏器和第二光電接收器、第三檢偏器和第三光電接收器，設置在分光鏡反射光路上的第一檢偏器和第一光電接收器，以及與三個光電接收器相連的雙路信號處理單元和顯示單元。本發(fā)明采用二維光學元件代替一維光學元件，使得水平方向和垂直方向的直線度裝置的安裝調(diào)試和測量一次完成，縮短了測量時間，提高了安裝精度，可以更精確地評價被測物體的直線度/同軸度誤差狀況。
文檔編號G01B11/26GK101210803SQ20061016968
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者健 吳, 李睿穎, 柳忠堯, 弘 蔣, 陳強華 申請人:北京市普銳科創(chuàng)科技有限責任公司