[发明专利]基于双频激光干涉的二维测量装置

说明书

技术领域

本发明属于测量领域，具体涉及一种基于双频激光干涉的二维测量装置。

背景技术

现代高精密加工、高档数控装备等领域的发展，需要高效、高精度、大范围的测量技术作为支撑，如高档数控机床的加工精度的保证，首先需要对机床本身的精度进行检测，而其检测的方法有诸多，与单项误差(如线性度、垂直度等)检测相比，综合误差(如圆误差、对角线等)检测具有高效、易操作的优点，为当前机床精度检测发展的主要方向。这就要求一种先进的二维测量技术。目前，检测机床圆误差的主要有英国雷尼绍公司的QC10球杆仪和美国光动公司的MCV-5004激光干涉仪，前者主要是机械接触式测量，使用需要激光干涉仪标定，且由于原理结构限制，其最小测量半径受到限制，球杆仪最小长度为100mm，而标准规定数控机床最小检测半径为40mm；后者实质上是采用两套激光干涉仪测量二维位移，从成本上讲是比较高的。国内公开号为101096073专利发明了用激光干涉法测量数控机床圆轨迹的方法，此方法主要限于测圆轨迹的x、y分量从而实现测量圆轨迹，对于具体光路和通常采用激光干涉法带来难调光路问题并未做解决。

另外，现有的激光干涉产品多数为国外厂商生产，价格较昂贵，且主要为一维精度测量，其被测量镜多为角锥棱镜，易于光路调节和工业应用操作；若将角锥棱镜作为二维测量中的被测量镜，受角锥棱镜加工尺寸的局限，其测量范围很小，若用于平面反射镜作为被测量镜，现有的方法组成环节较多，则会出现难以调节光路的问题，且结构较复杂。从而影响了激光干涉法在二维精度测量的应用和推广，如高档数控机床的圆检验等二维轨迹测量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种既解决测量范围小的问题，又解决调节光路难的问题，同时，保持结构简单、成本低的优势的基于双频激光干涉的二维测量装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括双频激光头以及位于双频激光头出射光光路中的反射率为50％的分光镜，在该分光镜的反射光路及透射光路中分别设置有x向测量模块和y向测量模块，在x向测量模块和y向测量模块的测量光路中分别设置有x向平面反射镜和y向平面反射镜；

所说的y向测量模块包括y向偏振分光棱镜，在y向偏振分光棱镜透射光路中设置有y向透射角锥棱镜，在y向偏振分光棱镜反射光路的后端设置有y向角锥棱镜，在y向偏振分光棱镜的反射光路中依次设置有y向1/4波片和y向平面反射镜，在y向偏振分光棱镜与y向透射角锥棱镜相对的一侧设置有y向光电接收器；

所说的x向测量模块包括x向偏振分光棱镜，在x向偏振分光棱镜透射光路中设置有x向透射角锥棱镜，在x向偏振分光棱镜反射光路的后端设置有x向角锥棱镜，在x向偏振分光棱镜的反射光路中依次设置有x向1/4波片和x向平面反射镜，在x向偏振分光棱镜与x向透射角锥棱镜相对的一侧设置有x向光电接收器。

本发明采用平面反射镜作为被测量镜，其它反射镜为角锥棱镜，使测量光束两次到达被测量镜并被反射后与参考光束达到干涉的效果。它既可以实现测量范围大又容易调光路，且光路结构简单，易于模块化和产品化，同时还提高了测量精度。为精密测量仪器，适用于高精度的工业测量领域，尤其适用于高档数控机床的精度测量，其广泛应用可较大的推动先进制造等工业的发展。

附图说明

图1为本发明的主要光路结构图及其组成。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明包括双频激光头6以及位于双频激光头6出射光光路中的反射率为50％的分光镜1，在该分光镜1的反射光路及透射光路中分别设置有x向测量模块和y向测量模块，在x向测量模块和y向测量模块的测量光路中分别设置有x向平面反射镜5和y向平面反射镜3；

所说的y向测量模块包括y向偏振分光棱镜2c，在y向偏振分光棱镜2c透射光路中设置有y向透射角锥棱镜2d，在y向偏振分光棱镜2c反射光路的后端设置有y向角锥棱镜2b，在y向偏振分光棱镜2c的反射光路中依次设置有y向1/4波片2e和y向平面反射镜3，在y向偏振分光棱镜2c与y向透射角锥棱镜2d相对的一侧设置有y向光电接收器2a；

所说的x向测量模块包括x向偏振分光棱镜4c，在x向偏振分光棱镜4c透射光路中设置有x向透射角锥棱镜4d，在x向偏振分光棱镜4c反射光路的后端设置有x向角锥棱镜4b，在x向偏振分光棱镜4c的反射光路中依次设置有x向1/4波片4e和x向平面反射镜5，在x向偏振分光棱镜4c与x向透射角锥棱镜4d相对的一侧设置有x向光电接收器4a。