[发明专利]测距方法

说明书

本发明提供了一种测距装置和测距方法，其中所述测距装置包括激光发射元件、光路调节元件、基准元件、待测元件和光强探测元件。激光发射元件包括激光器，作为高精度微动测距装置的光源；光路调节元件包括一个括束镜、一个分束镜和一个聚焦镜，分别用于光束的扩大、分束和聚焦；基准元件，包括一个平面镜、直线导轨、滚珠丝杠副和旋转把手，平面镜可沿导轨方向运动；待测元件，包括一个平面镜，安装在被测工件表面；光强探测元件，包括光电探测器和光功率测量仪，用于探测和接收经过聚焦镜的光束、测量此光束的光功率并显示记录，本发明提供的测距装置和测距方法的分辨率可达0.01μm，大大改善了当前高精度测量手段匮乏的现状。

技术领域

本发明涉及测距领域，具体地，涉及一种测距方法，尤其涉及一种高精度微动测距方法。

背景技术

在航天器零部件制造与测试过程中，通常需要测量尺寸误差、形位误差等参数，还需要测量关键零件在温度剧烈变化时的尺寸变形。随着卫星分辨率的提高，现役星上关键零部件的静态尺寸和允许变形尺寸指标不断上升，如果能在地面实现关键零件的超高精度测量，就能及时发现零件设计、制造、试验过程中产生的尺寸误差与尺寸变形并及时调整，为整星装配调试提供最接近真实值的基准，最大程度得保证卫星在轨道运行的实际工作能力。

由于大部分航天器被测零部件结构多样复杂、尺寸精细，当前主流的测距方法是三坐标测量仪或激光跟踪仪，通过这些仪器获得被测维度的尺寸，通过仪器在不同工况下测得尺寸的差值计算变形。目前广泛使用的三坐标测量仪的测量精度约为1μm，三坐标测量仪每次进行测量工作时均需手动采点建立工件坐标系，在计算工件变形时不可避免地引入坐标系转换误差，大大降低了对尺寸变形的测量精度，已不能满足航天器零件日渐精密的尺寸指标要求。三坐标测量仪的分辨率为0.1μm，对于变形量可能远小于0.1μm的微小尺寸零件，尚缺乏精确测量的能力。因此，有必要应用一种新的高精度微动测距装置和测距方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种测距方法。

根据本发明提供的一种测距装置，包括激光发射元件、光路调节元件、测量部分以及光强探测元件；

所述测量部分包括基准元件和待测元件；

在所述激光发射元件发射的激光光路上依次设置有光路调节元件、测量部分以及光强探测元件。

优选地：

所述激光发射元件包括激光器；

所述光路调节元件包括扩束镜、分束镜以及聚焦镜；所述扩束镜、分束镜以及聚焦镜依次设置在所述激光器发射的激光光路上；

所述基准元件包括第一平面镜、直线导轨、滚珠丝杠副以及旋转把手；所述第一平面镜设置在直线导轨上并且能够随着滚珠丝杠副做直线运动；第一平面镜能够通过手持移动和/或通过旋转把手移动到达设定的位置；

所述待测元件包括第二平面镜；

所述光强探测元件包括光电探测器和光功率测量仪；

激光自激光器发射后，通过扩束镜扩展光束的直径，随后经分束镜分为两束，分别记为第一光束和第二光束；所述第一光束向基准元件方向延伸，并经第一平面镜反射后反向延伸，透过分束镜到达聚焦镜，随后经聚焦镜聚焦汇聚于光强探测元件；所述第二光束向待测元件方向延伸，并经第二平面镜反射后反向延伸，经分束镜反射到达聚焦镜，随后经聚焦镜聚焦汇聚于光强探测元件。

优选地：

所述激光发射元件、光路调节元件中的扩束镜以及待测元件的光轴重合；所述光强探测元件、光路调节元件中的分束镜、光路调节元件中的聚焦镜以及基准元件的光轴重合；

所述光路调节元件还包括调节模块，光路调节元件的高度和位置能够通过调节模块进行调整；