[发明专利]一种二维线性运动平台垂直度的测量方法

权利要求书

1.一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、安装仪器，所述仪器包括线性运动平台、反射镜、第一准直组件和第二准直组件，所述反射镜安装在所述线性运动平台表面一角，所述第一准直组件与所述第二准直组件分别安装在所述线性运动平台相邻两侧，且所述第一准直组件与所述第二准直组件关于反射镜对称，所述第一准直组件包括安装在线性运动平台表面上的第一半导体激光器、悬浮固定在线性运动平台上方的第一激光准直扩束系统和第一分光镜，以及安装在线性运动平台外部的第二分光镜、第一会聚透镜、第一望远镜系统、第一CCD器件和第一四象限光电探测器，所述第二准直组件包括安装在线性运动平台表面相邻侧的第二半导体激光器、悬浮固定在线性运动平台上方的第二激光准直扩束系统和第三分光镜，以及安装在线性运动平台外部的第四分光镜、第二会聚透镜、第二望远镜系统、第二CCD器件和第二四象限光电探测器；

第二步、将仪器准直，由第一半导体激光器发射激光束，沿着第一激光准直扩束系统，经过第一分光镜、反射镜、第三分光镜、第四分光镜和第二会聚透镜聚焦到第二CCD器件上，同时由第二半导体激光器发射激光束，沿着第二激光准直扩充系统，经过第三分光镜、反射镜、第一分光镜、第二分光镜和第一会聚透镜聚焦到第一CCD器件上；

第三步、使用精密调整机构调节第一半导体激光器、第二半导体激光器以及反射镜，使第一CCD器件与第二CCD器件接收到的像点位于各自视场的中心位置；

第四步、调整第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的位置、俯仰和偏摆，使激光束准确入射到两光电探测器的中心位置，仪器的准直校正全部完成；

第五步、测量线性运动平台X方向的角度、直线度和平面度，开启第一半导体激光器，关闭第二半导体激光器，保持第二半导体激光器静止不动，使第一半导体激光器沿着X方向运动，在X方向整个运动过程中设置若干个测量点，在第一个测量点，分别读取像点在第二CCD器件上和激光光束在第二四象限光电探测器上的位移偏差，完成该点的误差测量，然后依次完成设置在X方向上所有测量点的角度、直线度和平面度误差的测量，并利用最小二乘法拟合线性运动平台X方向的直线度误差值；

第六步、测量线性运动平台Y方向的角度、直线度和平面度，开启第二半导体激光器，关闭第一半导体激光器，保持第一半导体激光器静止不动，使第二半导体激光器沿着Y方向运动，在Y方向整个运动过程中设置若干个测量点，在第一个测量点，分别读取像点在第一CCD器件上和激光光束在第一四象限光电探测器上的位移偏差，完成该点的误差测量，然后依次完成设置在Y方向上所有测量点的角度、直线度和平面度误差的测量，并利用最小二乘法拟合线性运动平台Y方向的直线度误差值；

第七步、计算二维线性运动平台垂直度，使用第五步和第六步中拟合出的直线度信息计算得出二维线性运动平台运动轴的垂直度误差信息；

第八步、完成对线性运动平台X轴和Y轴的角度误差、直线度误差、平面度误差和两轴垂直度误差的测量，全部测量结束。

2.根据权利要求1所述的一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，其特征在于：所述第二步中，所述第一半导体激光器发射的激光束到达第二CCD器件的光轴和第二半导体激光器发射的激光束到达第一CCD器件的光轴相互垂直。

3.根据权利要求1所述的一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，其特征在于：所述第三步中，所述精密调整机构主要用于调节第一半导体激光器、第二半导体激光器、第一四象限光电探测器、第二象限光电探测器以及反射镜的平移、俯仰和偏摆。

4.根据权利要求1所述的一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，其特征在于：所述第五步和第六步中，所述测量过程中，所述反射镜始终处于静止状态。

5.根据权利要求1所述的一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，其特征在于：所述第一CCD器件和第二CCD器件承担仪器准直和角度测量的信号接收任务，并利用相应数据处理算法精确读取激光经透镜聚焦后像点的位移变化，所述第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器负责直线度误差和平面度误差接收，利用相应数据处理算法来获取激光光束中心在探测器靶面上的位移变化信息。

6.根据权利要求5所述的一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，其特征在于：所述数据处理算法与所述垂直度的计算集成到一套软件测试系统中。