[发明专利]可同时实现三维位移测量的激光测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种可同时实现三维位移测量的激光测量装置和方法，包括激光器、光隔离器、小孔光阑、偏振片、偏振分光棱镜（PBS）、四分之一波片、平凸透镜、直角棱镜、平面反射镜、消偏振分光棱镜（NPBS）、半波片、光电二极管、四象限探测器。本发明是基于迈克尔逊干涉测量原理和激光自准直原理，利用同一激光器和光路来同时实现一维线位移和二维角位移测量的三维测量。本发明能在高精度、高动态条件下，利用同一光路系统实现三个位移参数的测量，并且具有结构装置简单、成本较低、测量速度快的特点，可应用于精密测量、精密仪器、先进制造领域。

技术领域

本发明涉及光学测量领域，具体是一种可同时实现三维位移测量的激光测量装置及方法。

背景技术

随着现代化国防建设、工业生产和科学技术的飞跃发展，在微型机械、超精密加工、微型装配和纳米技术等领域都需要较大范围的精密位移量的定位与测量。其中位移测量在当今机械加工与计量所存在的纳米时代显得十分重要，尤其是在超精密工作台及数控机床上的应用。角度测量是几何量测量的重要组成部分，微小角度的测量在精密加工、航空航天、军事和通讯等许多领域都具有极其重要的意义和作用。激光测量线位移与角位移的方法在高精度、高动态条件下能同时实现多个自由度的测量，并且具有速度快、非接触测量、功耗小、小型化等优势，是物体位置参数测量发展的重要方法之一。

目前的实时检测系统很多都采用激光干涉仪结构，如HP5529A动态校正装置、Renishaw、Zygo等激光测量系统。这些光学结构系统都采用了成熟的光学测量技术，加强了数据采集和处理功能，具有较高的测量精度。但是，进行测量的时候，还是停留在单参数的测量，安装一次仅测量一项参数分量，其测量的过程比较麻烦，不能满足同时进行多个参量的实时动态测量的要求。德国SIOS三光束干涉仪，可以同时进行一维长度位移和二维角位移的测量。但是，这是一种间接测量方法，通过测量距离换算成角度，引入误差大，精度低，且采用的整个系统结构装置比较复杂，调节不方便并且费时，成本较高。总体上来说，至今还没有成功研制一种结构简单、测量范围大、调节方便、性能可靠、精度高、算法简单、成本较低的可同时实现多个参量测量的激光测量系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种可同时实现三维位移测量的激光测量装置及方法，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：