[实用新型]基于光场栅的位移测量装置

说明书

本实用新型公开了基于光场栅的位移测量装置，包括测量系统、线性位移工作平台和光电探测器模块；测量系统包括系统光源、半透半反分光平面镜、两激光扩束准直器和两平面反射镜；第一平面反射镜能相对该整体摆动以能调节偏转角度，线性位移工作平台能相对该整体平移和旋转；系统光源发出的一束光入射到半透半反分光平面镜后被分为传播方向互相垂直且能量相等的两束相干光；两束相干光分别经第一激光扩束准直器与第二激光扩束准直器放大直径；通过第一平面反射镜和第二平面反射镜控制光路，使两束相干光都打在线性位移工作平台上表面以能产生两个椭圆光斑。该方法在保证高精度的同时，简化了测量系统的结构，减小了安装误差。

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，特别是涉及一种基于光场栅的位移测量装置。

背景技术

大量程位移传感技术是精密加工及测量领域的关键技术之一，在高精度领域，大体可分为波长计数式(如激光干涉仪)和栅线计数式(可称之为X栅，如磁栅、容栅、光栅等)。考虑到成本及环境适应性，后者在工业生产领域应用更广。

栅线计数式传感器依赖于物理实体，即X栅。该X栅固定于物理平台作为动子，其读数头固定于基座作为定子，以此记录平台的相对运动。这对定子和动子的安装提出了较高要求，而且不利于为已有运动系统加装位移传感器。物理实体的栅线载体另一缺陷是，作为坐标轴的栅线载体随平台一同运动，很难形成固定坐标系。

此外，受限于栅线线距制备工艺(传统光栅、磁栅、容栅的栅线线距多在几十微米量级)，传统栅线计数式传感器的精度大多在微米量级。

当前，光栅刻线已达到微米甚至亚微米量级，但其栅线工作面缺少稳定性和鲁棒性，极易发生氧化、污损或物理划伤。其敏感元件的维护和更换又将带来显著的经济成本和时间成本。

实用新型内容

本实用新型提供了基于光场栅的位移测量装置，其克服了背景技术中光学测量装置所存在的不足。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

基于光场栅的位移测量装置，包括测量系统、线性位移工作平台和光电探测器模块；所述线性位移工作平台和光电探测器模块能固定在一起；所述测量系统包括系统光源、半透半反分光平面镜、第一激光扩束准直器、第二激光扩束准直器、第一平面反射镜和第二平面反射镜，所述系统光源、半透半反分光平面镜、第一激光扩束准直器、第二激光扩束准直器和第二平面反射镜相对固定以构成一个整体；所述第一平面反射镜能相对该整体摆动以能调节偏转角度，所述线性位移工作平台能相对该整体平移和旋转；所述半透半反分光平面镜设置在系统光源之前，以使系统光源发出的一束光入射到半透半反分光平面镜后被分为传播方向互相垂直且能量相等的两束相干光；所述第一激光扩束准直器和第二激光扩束准直器垂直布置且都适配半透半反分光平面镜，以使两束相干光分别经第一激光扩束准直器与第二激光扩束准直器放大直径；所述第一平面反射镜设于第一激光扩束准直器和线性位移工作平台间，所述第二平面反射镜设于第二激光扩束准直器和线性位移工作平台间，以通过第一平面反射镜和第二平面反射镜控制光路，使两束相干光都打在线性位移工作平台上表面以能产生两个椭圆光斑。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：