[实用新型]一种位移直线度测量的激光干涉系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种精密测量技术，特别涉及一种位移直线度测量的激光干涉系统。

背景技术

在军工、航天、数控机床等高科技领域中，精密基准计量和几何量精密测量具有非常重要的作用，特别是直线度的测量技术，越来越引起人们的重视。

授予Sommargren等人的美国专利No. 4,787,747揭示了一种测量机械装置行进时直线度的干涉系统，该文献以全文引用的方式包含在本文中。在该美国专利揭示的干涉系统中，采用了两个部分反射镜（partial retroreflector）来分别反射两束线偏振光束。由于反射镜的光轴沿水平方向相隔的距离需设定为等于两束线偏振光束之间相隔的间距，因此增加了干涉系统调试的难度。

发明内容

本实用新型是针对现有直线度测量的干涉系统调试难的问题，提出了一种位移直线度测量的激光干涉系统，结构简单且调试方便。

本实用新型的技术方案为：一种位移直线度测量的激光干涉系统，包括激光源、相位检测装置、光干涉装置、楔角棱镜、光反射装置，激光源产生第一光束入射到光干涉装置，同时产生参考信号到相位检测装置，光干涉装置位于楔角棱镜一侧，在楔角棱镜与激光源之间，光反射装置位于楔角棱镜的另一侧，楔角棱镜随被测件一起运动，所述光干涉装置接收激光源产生的第一光束后，产生平行入射到楔角棱镜的第三和第四光束，第三和第四光束依次经过楔角棱镜和光反射装置沿与入射路径相同的路径返回所述光干涉装置，所述光干涉装置从所述返回的第三和第四光束分别再次产生平行入射到所述楔角棱镜的第五光束和第六光束，第五光束和第六光束依次经过楔角棱镜和光反射装置沿与入射相同的路径返回所述光干涉装置，所述光干涉装置从返回的所述第五光束和第六光束产生所述第二光束进入相位检测装置，所述第三至第六的四条光束入射到所述楔角棱镜的位置构成一个矩形的四个顶点，其中所述第三和第五光束的入射位置构成所述矩形的一侧的两个顶点，所述第四和第六光束的入射位置构成所述矩形的另一侧的两个顶点，相位检测装置接收激光源的参考信号和从所述光干涉装置输入的第二光束，根据两个分量的相位差的变化量计算输出被测件的直线度。

所述激光源产生第一光束和参考信号，第一光束包含两个分量，所述两个分量具有不同的频率并且线偏振方向相互正交，所述参考信号的频率对应于所述两个分量的频率差。

所述激光源产生第一光束，第一光束通过所述光干涉装置产生两个不同频率的线偏振分量，所述两个分量的线偏振方向相互正交，所述激光源给相位检测装置提供的参考信号为基准信号。

所述光干涉装置包括偏振分光棱镜、四分之一波片、角隅棱镜,偏振分光棱镜从第一面接收第一光束，将该第一光束分解为相互平行且正交的第七光束和第八光束从第二面射出，第七光束和第八光束入射到四分之一波片上出射为第三光束和第四光束，第三光束和第四光束经过楔角棱镜入射到光反射装置，经过光发射装置反射后依次经楔角棱镜、四分之一波片入射到该偏振分光棱镜，经该偏振分光棱镜处理后从第三面射出第九光束，该第九光束经角隅棱镜反射为与该第九光束平行且不在同一高度上的第十光束，该第十光束经第三面入射到该偏振分光镜，该偏振分光棱镜将该第十光束分解为相互平行且正交的第十一光束和第十二光束从第二面射出，该四分之一波片接收第十一光束和第十二光束射出第五光束和第六光束，该第五光束和第六光束经楔角棱镜入射到光反射装置上，经该光反射装置反射后依次经过楔角棱镜、四分之一波片从第二面入射到该偏振分光棱镜，经该偏振分光棱镜处理后以合成的第二光束从第一面射出。所述第二面、四分之一波片、楔角棱镜和楔角反射镜的中心轴线平行或位于同一直线上，并且该四分之一波片位于该偏振分光棱镜和该楔角棱镜之间；该角隅棱镜和第三面的中心轴线平行或位于同一直线上；该第一面和第三面沿该偏振分光棱镜的中心轴线对称。所述偏振分光棱镜由两块直角棱镜沿一直角边粘合而成，在胶合面上镀有一层偏振分光膜，在该偏振分光膜上进行光的合并与分束。

所述相位检测装置包括：起偏器，混合该第二光束的两个正交分量并产生第十三光束；光电检测器，接收所述第十三光束并产生电测量信号；相位计接收电测量信号和电参考信号并计算输出被测件的直线度。

所述楔角棱镜为双面楔角或者单面楔角，所述光反射装置为与楔角棱镜配套的楔角反射镜，所述单面楔角棱镜的楔角为1°，所述楔角反射镜的楔角为接近单面楔角棱镜的楔角的一半。