[发明专利]一种用于测量运动台六自由度的装置及方法

权利要求书

1.一种用于测量运动台六自由度的装置，其特征在于，该装置包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜与第二反射镜分别设置于运动台相邻的两个侧面，所述第三反射镜设置于第二反射镜所在侧面的下部且第三反射镜的反射面与第二反射镜的反射面呈钝角设置；

该装置还包括设置于运动台上表面的三个二维光栅尺测量读头；其中一个二维光栅测量读头沿第二反射镜所在侧面的边沿设置，另外两个二维光栅测量读头沿与第二反射镜面所在侧面相对的侧面的边沿设置；

该装置还包括三个平面光栅(1)，每个二维光栅尺测量读头对应一个平面光栅，所述二维光栅尺测量读头用于测量运动台与平面光栅间的相对位移。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量运动台六自由度的装置，其特征在于，所述的其中一个二维光栅测量读头设置于第二反射镜所在侧面的边沿的中部。

3.根据权利要求2所述的一种用于测量运动台六自由度的装置，其特征在于，所述的另外两个二维光栅测量读头对称的沿与第二反射镜面所在侧面相对的侧面的边沿设置且所述的另外两个二维光栅测量读头关于所述的其中一个二维光栅测量读头的垂直于第二反镜所在侧面的对称轴对称。

4.根据权利要求1所述的一种用于测量运动台六自由度的装置，其特征在于，所述的三个平面光栅处于同一平面。

5.根据权利要求3所述的一种用于测量运动台六自由度的装置，其特征在于，所述的另外两个二维光栅测量读头分别设置于运动台的顶角处。

6.根据权利要求3所述的一种用于测量运动台六自由度的装置，其特征在于，所述的二维光栅测量读头为方形结构。

7.根据权利要求6所述的一种用于测量运动台六自由度的装置，其特征在于，所述平面光栅为方形结构。

8.根据权利要求6所述的一种用于测量运动台六自由度的装置，其特征在于，所述的另外两个二维光栅测量读头间的距离大于所述其中一个二维光栅测量读头的最长边。

9.一种测量运动台六自由度的装置的方法，其特征在于，以运动台的中心为坐标原点建立XYZ坐标系，在方形的运动台的相邻两个侧面分别设置X向反射镜和Y向反射镜，在Y向反射镜所在侧面的下部设置Z向45°反射镜使得Z向45°反射镜的反射面与Y向反射镜的反射面呈135°；

定义垂直于运动台上表面为Z向，指向且垂直于X向反射镜为X轴的正向，垂直于Y向反射镜为Y轴且指向Y向反射镜的方向为Y轴的负向；

在运动台上设置3个读头，使得读头I位于Y轴上并处于Y轴负向；读头II与读头III平行于X轴且以Y轴为中心对称排列，同时读头II与读头III处于Y坐标轴正向；每个读头对应一块平面光栅，测量运动台与平面光栅之间的相对位移，读头I测量X向和Z向位移，读头II和读头III都测量Y向和Z向位移；

每个读头均有两路测量光束，测量光束以一定的角度出射到平面光栅的光学面，发生衍射，光束的+1级衍射光沿原路返回至读头，再经由读头内部反射，作为二次出射光束在平面光栅的光学面发生二次衍射，并同样沿原路返回至读头，此信号即作为读头的输出信号，经过光纤传输给信号处理卡，进行倍频和计数，即可获得测量信号的计数值。