[发明专利]一种基于热稳定性设计的机床五自由度误差测量装置

权利要求书

1.一种基于热稳定性设计的机床五自由度误差测量装置，其特征在于，包括激光发射端和激光接收端，所述激光发射端由激光发射端上面板(1)、激光发射端后面板(2)、激光发射端下面板(3)、激光发射端前面板(4)、光学窗口(5)、激光发射端光路部分(6)、激光发射端电路部分(12)组成；

所述激光发射端电路部分(12)由激光器(13)、激光发射端印制电路板(14)和激光发射端散热板(15)构成；

所述激光发射端光路部分(6)由光纤缠绕盘(16)、激光发射端光路底板(26)、激光准直器(27)、第一棱镜反射镜(28)、第一分光镜(29)、第二分光镜(30)、第二凸透镜(31)、第二二维位置敏感探测器(32)、第二棱镜反射镜(33)、第四分光镜(34)、第三凸透镜(35)、第三二维位置敏感探测器(36)构成；

所述激光接收端由激光接收端上面板(7)、激光接收端前面板(8)、激光接收端后面板(17)、激光接收端下面板(18)、镜筒(10)、激光接收端电路部分(24)、激光接收端光路部分(25)构成；

所述激光接收端电路部分(24)由激光接收端散热板(9)、激光接收端印制电路板(11)构成；

所述激光接收端光路部分(25)由第三分光镜(19)、第一凸透镜(20)、第一二维位置敏感探测器(21)、第一四象限探测器(22)、第二四象限探测器(23)构成；

所述激光发射端通过所述激光发射端上面板(1)、激光发射端后面板(2)、激光发射端下面板(3)、激光发射端前面板(4)形成密封箱体结构，所述光学窗口(5)设置于激光发射端前面板(4)上；

所述激光接收端通过激光接收端上面板(7)、激光接收端下面板(18)、激光接收端前面板(8)、激光接收端后面板(17)形成密封箱体结构，所述镜筒(10)伸出于所述激光接收端前面板(8)；激光从激光发射端光学窗口(5)处出射，经激光接收端镜筒(10)接收，完成机床五自由度的测量；

所述激光发射端光路部分(6)与所述激光发射端电路部分(12)之间分层隔离设置且在二者空隙之间填充有隔热材料，激光发射端光路部分(6)单独设置有外壳，所述激光发射端印制电路板(14)通过铜柱安装于激光发射端散热板(15)上方，激光发射端散热板(15)用于将激光发射端印制电路板(14)产生的热量传导至激光发射端的各个面板；

所述激光接收端电路部分(24)与激光接收端光路部分(25)之间分层隔离设置，激光接收端印制电路板(11)通过铜柱安装于激光接收端散热板(9)上方，激光接收端散热板(9)用于将激光接收端印制电路板(11)产生的热量传导至激光接收端的各个面板；

所述激光发射端光路底板(26)设置于激光发射端下面板(3)上表面，光纤缠绕盘(16)与激光器(27)依次设置于激光发射端光路底板(26)的上表面，激光器(27)发出激光，激光被第一棱镜反射镜(28)反射后，再经过第一分光镜(29)后分成两束激光，透过第一分光镜(29)的激光经过第二分光镜(30)后分成两束激光，透过第二分光镜(30)的激光经过激光接收端第三分光镜(19)后分成两束激光，透过第三分光镜(19)的激光照射到第一四象限探测器(22)上，实现水平直线度与竖直直线度的测量，并作为测量装置的二维直线度测量结果；被第三分光镜(19)反射的激光经过第一凸透镜(20)聚焦在第一二维位置敏感探测器(21)上，实现俯仰角、偏摆角测量；被第二分光镜(30)反射的激光经过第二凸透镜(31)聚焦在第二二维位置敏感探测器(32)上，实现透过第二分光镜(30)的激光角度漂移测量；被第一分光镜(29)反射的激光被第二棱镜反射镜(33)反射，被第二棱镜反射镜(33)反射的激光经过第四分光镜(34)后分成两束激光，透过第四分光镜(34)后的激光照射到激光接收端第二四象限探测器(23)上，实现水平直线度与竖直直线度的测量，该装置只利用第二四象限探测器(23)的竖直方向直线度，并结合第一四象限探测器(22)的竖直方向直线度实现滚转角测量；被第四分光镜(34)反射的激光经过第三凸透镜(35)聚焦在第三二维位置敏感探测器(36)上，实现透过第四分光镜(34)的激光角度漂移测量。

2.根据权利要求1所述一种基于热稳定性设计的机床五自由度误差测量装置，其特征在于，激光接收端散热板(9)和激光发射端散热板(15)均为铜板。

3.根据权利要求1所述一种基于热稳定性设计的机床五自由度误差测量装置，其特征在于，激光发射端下面板(3)能够通过法兰与机床相连接，通过外壳热传导方式，将电路部分产生的热量传导于测量装置外部，通过测量装置外部空气对流散热，减少激光发射端光路部分(6)内部光学元件受到的热应力，提高激光发射端的热稳定性，防止发生机械形变；

激光接收端后面板(17)能够通过法兰与机床相连接，通过外壳热传导方式，将电路部分产生的热量传导于测量装置外部，通过测量装置外部空气对流散热，减少了激光接收端光路部分(25)内部光学元件受到的热应力，提高激光接收端的热稳定性，防止发生机械形变。