[发明专利]小角度测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于几何量测量技术领域，具体涉及一种小角度测量装置及其测量方法。

背景技术

现有小角度高精度检测方法主要通过双频激光干涉仪通过搭建光路实现，检测过程操作复杂，且需要专业人员完成。

光电自准直仪操作简单方便，是角度测量中常用的检测设备，在机械加工质量检测(包括平行度检测、垂直度检测等)以及光学元件测试安装过程中具有重要作用。然而，由于受到仪器体积、CCD传感器、特征点定位算法、环境扰动等因素的影响，国内现有的光电自准直仪精度通常为±20″范围内误差不超过±0.2″，能满足一般精度检测的需求，但难以满足高精度的小角度检测。

为提高光电自准直仪小角度测量的分辨率，目前采用的主要方式有增加成像透镜焦距、扩大光电自准直仪口径等，但这些放大都不可避免地增大了光电自准直仪的体积，间接增加了光电自准直仪的制造复杂度和成本，另外，在增加成像透镜焦距或扩大光电自准直仪口径的同时，光束漂移及气流扰动等因素引起的角度扰动量也会增加，现有设备无法有效地减小光束漂移、气流扰动等因素对小角度测量的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种小角度测量装置及其测量方法，操作简单，可以在不改变已有光电自准直仪的情况下，提高其小角度测量的分辨率，并且能够有效避免光束漂移、气流扰动等因素对小角度测量的影响。

其技术方案如下：

一种小角度测量装置，包括光电自准直仪，其要点在于：所述光电自准直仪前端设置有测量头，该测量头包括安装平台、竖直地安装在所述安装平台上的第一反射镜和第二反射镜，其中，第一反射镜与光电自准直仪光轴呈45°倾斜设置，其镜面与该光电自准直仪相对，所述第二反射镜镜面与第一反射镜相对，该第二反射镜与光电自准直仪光轴之间的夹角θ为锐角。

采用以上结构，通过在光电自准直仪与待测镜之间设置测量头，使测量光速在第二反射镜与待测镜之间经多次反射后，经原光路返回，将待测镜微小旋转角度放大，同时，该结构不会增大光束漂移及气流扰动等因素引起的角度扰动量，因此大大提高了光电自准直仪小角度测量分辨率。

作为优选，所述安装平台上固设有三维调整架，所述第二反射镜粘接固定在该三维调整架上端面上。采用该结构，能够方便地调整第二反射镜与光电自准直仪光轴间的夹角θ，并保持镜面竖直，确保在加工、装配存在误差情况下，该角度θ满足对应的放大倍数要求，调整过程可以通过使用高精度的测量设备(如激光跟踪仪、三坐标测量机等)辅助完成。

作为优选，所述安装平台上固设有调整架，所述第一反射镜粘接固定在调整架上端面上，该结构便于调整第一反射镜位姿，确保其与第二反射镜间夹角符合设计要求。

作为优选，所述安装平台上设置有挡光板，该挡光板竖直设置，且位于光 电自准直仪和第一反射镜之间，所述挡光板上设置有激光过孔，该激光过孔的中心轴线与第一反射镜呈45°倾斜设置。采用以上结构，在测量时，能够方便地对测量头进行定位，测量光束由激光过孔穿过后，经多次反射并返回图像中心位置时，即可确定第一反射镜与光电自准直仪光轴间夹角为45°。

本发明还公开了上述小角度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤1，将光电自准直仪安装在待测镜正前方；

步骤2，调整光电自准直仪的偏摆调整螺钉，使光电自准直仪出射的光经待测镜反射后返回到图像中心位置，即光电自准直仪的光轴与待测镜垂直；

步骤3，将预调好的测量头插入到光电自准直仪与待测镜之间，并确保第二反射镜4下端与待测镜之间间距在10mm以内；

步骤4，调整测量头位姿，使测量光斑返回视场范围中心位置；

步骤5，将光电自准直仪归零；

步骤6，待测镜旋转一个小角度，返回光斑不超出光电自准直仪有效测量范围，记录光电自准直仪的读数A，此时，待测镜旋转角度为A/N，其中，N为测量头固有放大倍数。

有益效果：采用以上技术方案的小角度测量装置及其测量方法，能够在不改变已有光电自准直仪的情况下，提高其小角度测量的分辨率，并且不会放大光束漂移、气流扰动等因素引起的角度扰动量，测量准确、方便。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为本发明中小角度测量装置的立体结构示意图；

图3为本发明中第二反射镜与三维调整架安装的立体结构示意图；

图4为本发明中第一反射镜与调整架安装的立体结构示意图；

图5为本发明中挡光板的结构示意图；

图6为本发明中光束漂移影响示意图；