[发明专利]一种圆锥量规多参数测量装置及方法

权利要求书

1.一种圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述测量装置包括激光小角度测量系统、母线直线度测量及定位系统、精密转台(21)、多齿分度台(23)和量规支架(25)； 

所述多齿分度台(23)固定于精密转台(21)上，所述量规支架(25)固定于多齿分度台(23)的上齿盘上；待测的圆锥量规安装在所述量规支架(25)上。 

2.根据权利要求1所述的圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述测量装置进一步包括微动机构，用于对精密转台(21)进行微动调整。 

3.根据权利要求2所述的圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述激光小角度测量系统包括He-Ne激光器(1)、第一扩束准直镜(2)、第一反射镜(3)、第二反射镜(5)、移相分光镜(4)、第一直角棱镜(6)、第二直角棱镜(7)、第三直角棱镜(8)、第四直角棱镜(9)和第五直角棱镜(10)； 

所述第一直角棱镜(6)和第二直角棱镜(7)固定在精密转台(21)上，两者位于精密转台(21)的一条直径的两端，所述第一直角棱镜(6)和第二直角棱镜(7)构成正弦臂； 

所述第三直角棱镜(8)设置在第一直角棱镜(6)的一侧，所述第四直角棱镜(9)设置在第二直角棱镜(7)的一侧； 

第五直角棱镜(10)的位置高于入射光线； 

在第五直角棱镜(10)的一侧设有第一光电探测器(11)，在移相分光镜(4)的一侧设有第二光电探测器(12)。 

4.根据权利要求3所述的圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述He-Ne激光器(1)发出的光束经过第一扩束准直镜(2)入射到第一反射镜(3)上，经第一反射镜(3)反射后直接入射到移相分光镜(4)上，在移相分光镜(4) 上光束分为两路，一路经过第一直角棱镜(6)反射后入射到第三直角棱镜(8)上，然后在高度方向偏移一定距离后180度折回，经过第一直角棱镜(6)后到达移相分光镜(4)；另一路入射到第二反射镜(5)上，经第二反射镜(5)反射后入射到第二直角棱镜(7)上，经过第二直角棱镜(7)反射后入射到第四直角棱镜(9)上，然后在高度方向偏移一定距离后180度折回，依次经过第二直角棱镜(7)和第二反射镜(5)后到达移相分光镜(4)；两路光在移相分光镜(4)处会合后，一部分光经第五直角棱镜(10)反射后由第一光电探测器(11)接收，另一部分由第二光电探测器(12)接收。 

5.根据权利要求4所述的圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述母线直线度测量及定位系统包括激光器(13)、第二扩束准直镜(14)、第一柱面透镜(15)、分光镜(16)、第二柱面透镜(17)、长平晶(18)、透镜(19)和CCD相机(20)； 

所述激光器(13)、扩束准直镜组(14)、第一柱面透镜(15)和第二柱面透镜(17)的光轴重合，分光镜(16)的分光面与光轴呈45度，长平晶(18)的工作面与光轴垂直； 

所述透镜(19)和CCD相机(20)依次置于经分光镜(16)反射后的光路上； 

所述长平晶(18)的工作面和圆锥量规的左侧母线都垂直于入射光线。 

6.根据权利要求5所述的圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述激光器(13)采用He-Ne激光器。

7.根据权利要求6所述的圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述第一柱面透镜(15)和第二柱面透镜(17)的焦平面重合。 

8.根据权利要求7所述的圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述激光器(13)发出的光束经第二扩束准直镜(14)，再经第一柱面透镜(15)、分光镜(16)和第二柱面透镜(17)后，成为平行线激光束； 

所述平行线激光束入射至所述长平晶(18)的工作面后被分为两路光：一路光由长平晶(18)的工作面反射；另一路光经长平晶(18)的工作面透射，入射至圆锥量规的表面后反射，再次经长平晶(18)的工作面后返回；这两路光都再次经过第二柱面透镜(17)回到分光镜(16)，再经过透镜(19)后在CCD相机(20)的接收像面处产生干涉，被CCD相机(20)接收，在CCD像面上得到干涉图像。 

9.根据权利要求1至8任一所述的圆锥量规多参数测量装置，其特征在于：所述量规支架(25)为V型可调支架，包括两个平行设置的V型块，两个V型块的高度分别能够调节，两个V型块均能够沿导轨移动。 

10.一种利用权利要求1至9任一所述的圆锥量规多参数测量装置进行圆锥量规多参数测量方法，其特征在于：所述方法包括： 

(1)将被测圆锥量规置于量规支架(25)上后，调整量规支架(25)的高度，使圆锥量规的被测母线水平且位于平行线激光束的测量范围内；旋转多齿分度台(23)的上齿盘和精密转台(21)，使圆锥量规一侧的母线与长平晶(18)的工作面平行； 

(2)，记录多齿分度台(23)的示值，并将激光小角度测量系统的示值清零； 

(3)，通过对母线直线度测量及定位系统中的CCD相机(20)采集的干涉图像进行分析处理，得到该条母线的直线度以及母线相对于长平晶(18)的工作面的夹角大小和方向； 

(4)，旋转多齿分度台(23)的上齿盘，再旋转精密转台(21)，使圆锥量 规另一侧的母线与长平晶(18)的工作面平行； 

(5)，分别记录多齿分度台(23)的示值与激光小角度测量系统的示值； 

(6)，通过对母线直线度测量及定位系统中的CCD相机(20)采集的干涉图像进行分析处理，得到该条母线的直线度以及母线相对于长平晶(18)的工作面的夹角大小和方向； 

(7)，将多齿分度台(23)的示值、激光小角度测量系统的示值和母线直线度测量及定位系统的示值三者相加减，即可得到该圆锥量规的锥角的准确大小。