[发明专利]一种工作台运动直线度实时测量装置

说明书

技术领域

本发明属于直线度测量领域，更具体地，涉及一种工作台运动直线度实时测量装置。

背景技术

目前，直线度测量方法有很多。一类是非激光类的直线度测量方法，这类测量方法，如自准直仪测量法，水平仪测量法，测量过程简单，成本低，但不能实时测量，测量精度低，多用于测量精度要求不是很高的场合。另一类是基于激光的直线度测量方法，利用激光具有强度高而集中，频率单一，发散小等卓越性能。激光类的直线度测量方法按照检测原理大致可分为振幅测量型和相位测量型。振幅测量型是以激光束为直线基准的测量方法，实现简单，测量精度也不高；相位测量型基于激光干涉技术实现直线度测量，如安捷伦HP5529系列和雷立绍激光干涉仪系列等。激光干涉方法精度高，但系统装调复杂，使用不便，且对测量对象振动环境敏感，因而不适合工作台运动直线度实时测量。另外，它们不能对工作台运动位置和直线度误差实现同时测量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可以对工作台的直线度进行动态实时测量的工作台运动直线度实时测量装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种工作台运动直线度实时测量装置，包括基准模块和测量模块；基准模块使用时固定在工作台外；测量模块使用时放在工作台上并随工作台一起运动；所述基准模块包括：用于提供激光的激光源，依次排列在所述激光源的出射光路上且工作面平行的起偏器、第一消偏振分光棱镜、第二消偏振分光棱镜，位于所述第一消偏振分光棱镜的垂直光路上的第一直角棱镜、线偏振片、第一光电转换单元，位于第二消偏振分光棱镜的垂直光路上的检偏器、第二光电转换单元；起偏器用于将所述激光输出为频率为f、光矢量与纸面成45°角的线偏振光；第一消偏振分光棱镜用于将所述线偏振光分为垂直方向的线偏振光和水平方向的线偏振光；第一直角棱镜用于将垂直方向的线偏振光进行反射；反射后的线偏振光经所述第一消偏振分光棱镜透射至所述线偏振片，线偏振片用于滤除所述线偏振光中垂直于纸面的光矢量并保留所述线偏振光中平行于纸面的光矢量；所述测量模块包括：位于第二消偏振分光棱镜的出射光路上且与第二消偏振分光棱镜的工作面平行的偏振分光棱镜和反射镜，位于偏振分光棱镜的垂直光路上的第二直角棱镜和位于反射镜的垂直光路上的第三直角棱镜；所述反射镜与第二消偏振分光棱镜的出射光路成45°角放置；偏振分光棱镜用于将透过第二消偏振分光棱镜的线偏振光分成光矢量垂直于纸面的线偏振光和光矢量平行于纸面的线偏振光；反射镜用于将偏振分光棱镜分出的光矢量垂直于纸面的线偏振光进行反射；反射后的光入射至第三直角棱镜，第三直角棱镜用于将入射光反射回反射镜；所述反射镜将其反射至偏振分光棱镜；第二直角棱镜用于将偏振分光棱镜分出的光矢量平行于纸面的线偏振光进行反射；反射后的光入射至偏振分光棱镜；偏振分光棱镜用于将光矢量垂直于纸面线偏振光的和光矢量平行于纸面的线偏振光汇合并出射至第二消偏振分光棱镜，第二消偏振分光棱镜用于将汇合的两束光矢量相互垂直的光分成垂直方向的两束光矢量相互垂直的光和水平方向的两束光矢量相互垂直的线偏振光；检偏器用于将垂直方向的两束光矢量相互垂直的线偏振光在其光轴投影形成同方向的偏振光，第一光电转换单元用于将检偏器形成同方向的偏振光产生干涉并进行光电转换并获得工作台运动直线度误差；第一消偏振分光棱镜用于将第二消偏振分光棱镜分出的水平方向的两束光矢量相互垂直的线偏振光反射至线偏振片，线偏振片用于滤除水平方向的两束光中光矢量垂直于纸面的一束线偏振光；水平方向的两束光中另一束光矢量平行于纸面的线偏振光与保留在线偏振片中线偏振光中光矢量平行于纸面的部分发生干涉，第一光电转换单元用于将线偏振片中的干涉光信号进行光电转换并获得所述工作台运动直线度误差的实时位置。

本发明可实现工作台直线度动态、实时测量；填补了工作台直线度测量上的空白，同时极大的提高了测量效率。本测量装置可以同时实时测量工作台运动位置和直线度，便于实时补偿，直线度分辨率可达0.16μm，并具有装调简单、受环境影响小等特点。

附图说明

图1是本发明提供的工作台运动直线度实时测量装置的光路图；

图2是本发明提供的工作台运动直线度实时测量装置的测量示意图；

图3是本发明提供的工作台运动直线度实时测量装置中测量模块的结构示意图；

图4是本发明提供的工作台运动直线度实时测量装置中基准模块的结构示意图。

具体实施方式