一種精確測量光源平行性的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種精確測量光源平行性的方法及裝置，屬于光電測量領域。
【背景技術】
[0002] 隨著機床領域對定位精度要求的不斷提高，光柵尺的應用越來越廣泛，其基本原 理是利用了兩光柵尺形成的莫爾條紋。光源的性能的好壞直接影響著莫爾條紋的對比度。 目前沒有關于測量光柵尺的光源平行性的專用設備相關資料，常規的平行性測量方法利用 測量光斑尺寸來實現，精度較低，不適合于光柵尺光源平行性的精確測量。
【發明內容】
[0003] 本發明為了解決現有技術無法實現光源平行性的精確測量問題，提出一種精確測 量光源平行性的方法及裝置。
[0004] -種精確測量光源平行性的裝置，其包括:標準光柵2、光電探測器3、固定件4、信 號處理模塊5、示波器6及電腦7;
[0005] 標準光柵2設置在待測光源1下方，標準光柵2固定件4的上面，光電探測器3設置在 固定件4底部，且位于標準光柵2下方;光電探測器3與信號處理模塊5連接，示波器6及電腦7 分別與信號處理模塊5相連。
[0006] 所述的光電探測器3可以選擇線陣(XD。
[0007] -種精確測量光源平行性的方法，包括以下步驟：
[0008] 第一步，將待測光源1放置標準光柵2的上方，將標準光柵2固定件4的上面，光電探 測器3固定在固定件4底部，且待測光源1、標準光柵2和光電探測器3同軸設置，光電探測器3 與信號處理模塊5連接，不波器6及電腦7分別與信號處理模塊5相連；
[0009] 第二步，待測光源1發出的光先入射到標準光柵2,再入射光電探測器3上，光電探 測器3將所得到的光信號轉化為電信號，通過信號處理模塊5的處理，信號輸入到示波器6及 電腦7中；
[0010] 第三步，電腦7根據示波器6的波形圖計算待測光源1的平行性參數。
[0011] 第三步的具體算法是，在示波器6的波形圖中取若干個整數周期m個，讀出對應的 響應時間T，若CCD每個像元大小為L，每個像元的響應時間為t，則可根據
CCD上得到的光柵單個周期寬度的投影大小X，與所使用的光柵的真實周期寬度XQ進行比 較，如果X>XQ，則待測光源為發散光，如果X〈X〇，則待測光源為會聚光。
[0012] 本發明的有益效果:本發明光學與機械結合，性能可靠；同時，利用上位機軟件利 用數據編程，選擇合適的計算周期，選擇合適的計算起始點，讀出響應時間，利用換算關系， 給出此時標準光柵投影周期，進而快速、準確地給出待測光源的平行性參數，包括光源發散 或會聚情況，發散角或會聚角，完成對待測光源平行性的測量分析。該測量裝置測量精度 高，數據直觀可靠。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明一種精確測量光源平行性的裝置的整體結構圖。
[0014] 圖2是本發明一種精確測量光源平行性的裝置的光柵投影示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。
[0016] 如圖1所示，一種精確測量光源平行性的裝置，其包括:標準光柵2、光電探測器3、 固定件4、信號處理模塊5、示波器6及電腦7。
[0017]標準光柵2設置在待測光源1下方，標準光柵2固定件4的上面，光電探測器3設置在 固定件4底部，且位于標準光柵2下方。光電探測器3與信號處理模塊5連接，示波器6及電腦7 分別與信號處理模塊5相連。
[0018] 所述的光電探測器3可以選擇線陣(XD。
[0019] -種精確測量光源平行性的方法，包括以下步驟：
[0020] 第一步，將待測光源1放置標準光柵2的上方，將標準光柵2固定件4的上面，光電探 測器3固定在固定件4底部，且待測光源1、標準光柵2和光電探測器3同軸設置，光電探測器3 與信號處理模塊5連接，不波器6及電腦7分別與信號處理模塊5相連。
[0021] 第二步，待測光源1發出的光先入射到標準光柵2,再入射光電探測器3上，光電探 測器3將所得到的光信號轉化為電信號，通過信號處理模塊5的處理，信號輸入到示波器6及 電腦7中。
[0022] 第三步，電腦7根據示波器6的波形圖計算待測光源1的平行性參數。
[0023] 在示波器6的波形圖中取若干個整數周期m個，讀出對應的響應時間T，若CCD每個 像元大小為L，每個像元的響應時間為t，
計算出CCD上得到的光柵單 個周期寬度的投影大小X，與所使用的光柵的真實周期寬度X〇進行比較，如果X〉X〇,則待測光 源為發散光，如果X〈X〇，則待測光源為會聚光。
[0024]如圖2所示，根據標準光柵2和光電探測器3之間的距離h，利用公式
[0026]求出光源的發散角(或會聚角）Θ。
[0027]實施例：標準光柵2的真實周期寬度Xo為160um，則計算出的周期寬度X與160um比 較，則可得到光源的發散或會聚情況。使用的線陣CCD像元中心間距L為5.5um，每個像元響 應時間t為0.5us，則共需要mX/5.5*0.5us，示波器上顯示這m個周期響應時間為T，則公式變 為：
[0029] 所使用的標準光柵與線陣(XD之間的距離h為1.4mm，即1.4* 1 OOOum，若公式中標準 光柵投影周期X及光柵周期Xo的單位取um，則具體公式：
[0031]求得待測光源的發散或會聚角度Θ。
【主權項】
1. 一種精確測量光源平行性的裝置，其包括標準光柵(2)、光電探測器(3)、固定件(4)、 信號處理模塊(5)、示波器(6)及電腦(7)，其特征是， 標準光柵(2)設置在待測光源（1)下方，標準光柵(2)固定件(4)的上面，光電探測器(3) 設置在固定件(4)底部，且位于標準光柵(2)下方;光電探測器(3)與信號處理模塊(5)連接， 示波器(6)及電腦(7)分別與信號處理模塊(5)相連。2. 根據權利要求1所述的一種精確測量光源平行性的裝置，其特征是，所述光電探測器 (3)選用線陣CCD。3. -種精確測量光源平行性的方法，其特征是，該方法包括以下步驟： 第一步，將待測光源（1)放置標準光柵(2)的上方，將標準光柵(2)固定件(4)的上面，光 電探測器(3)固定在固定件(4)底部，且待測光源（1)、標準光柵(2)和光電探測器(3)同軸設 置，光電探測器(3)與信號處理模塊(5)連接，示波器(6)及電腦(7)分別與信號處理模塊(5) 相連； 第二步，待測光源（1)發出的光先入射到標準光柵(2)，再入射光電探測器(3)上，光電 探測器(3)將所得到的光信號轉化為電信號，通過信號處理模塊(5)的處理，信號輸入到示 波器(6)及電腦(7)中； 第三步，電腦(7)根據示波器(6)的波形圖計算待測光源（1)的平行性參數。4. 根據權利要求3所述的一種精確測量光源平行性的方法，其特征是，第三步的具體算 法是，在示波器(6)的波形圖中取若干個整數周期m個，讀出對應的響應時間T，若CCD每個像 元大小為L，每個像元的響應時間為t，則可根據一? = Γ 計算出CCD上得到的光柵單個 L 周期寬度的投影大小X，與所使用的光柵的真實周期寬度Χ〇進行比較，如果Χ〉Χ〇,則待測光源 為發散光，如果Χ〈Χ〇，則待測光源為會聚光。
【專利摘要】一種精確測量光源平行性的方法及裝置，屬于光電測量領域，為了解決現有技術無法實現光源平行性的精確測量問題，第一步，將待測光源放置標準光柵的上方，將標準光柵固定件的上面，光電探測器固定在固定件底部，且待測光源、標準光柵和光電探測器同軸設置，光電探測器與信號處理模塊連接，示波器及電腦分別與信號處理模塊相連；第二步，待測光源發出的光先入射到標準光柵，再入射光電探測器上，光電探測器將所得到的光信號轉化為電信號，通過信號處理模塊的處理，信號輸入到示波器及電腦中；第三步，電腦根據示波器的波形圖計算待測光源的平行性參數；該測量裝置測量精度高，數據直觀可靠。
【IPC分類】G01M11/02, G01B11/26
【公開號】CN105606039
【申請號】CN201510967508
【發明人】孫竹, 曾琪峰, 楊帆, 孫強
【申請人】中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月22日