[发明专利]一种激光位移传感器自动化标定装置及方法

权利要求书

1.一种激光位移传感器自动化标定装置，其特征在于，包括水平基座（1），在所述水平基座（1）上沿其长度方向依次连接有激光位移传感器安装座（2）、运动台座（17）和激光干涉仪安装座（15），所述激光位移传感器安装座（2）上安装有激光位移传感器（3），所述激光干涉仪安装座（15）上通过激光干涉仪调整架（14）连接有激光干涉仪（13），所述运动台座（17）上滑动地连接有运动台面（16），所述运动台面（16）上设置有光束分析仪（8）、以及分别位于光束分析仪（8）两侧的被测物安装支架（7）和角锥镜安装板（9），在所述被测物安装支架（7）上的两个相对的表面上分别贴附有标准被测物（5）和半反半透镜（6），所述半反半透镜（6）与激光位移传感器（3）相对，用于接收激光位移传感器（3）的测量光束（4）并反射照射在标准被测物（5）的表面以及透射通过被测物安装支架（7）后照射在光束分析仪（8）的表面，所述角锥镜安装板(9)相对于激光干涉仪（13）的一侧面上设有角锥镜（10），所述激光干涉仪（13）的出光光束（11）照射到角锥镜（10）上后形成回光光束（12）并返回到激光干涉仪（13）产生干涉数据。

2.根据权利要求1所述的激光位移传感器自动化标定装置，其特征在于，所述激光位移传感器（3）的测量光束（4）、激光干涉仪（13）的出光光束（11）和回光光束（12）均与运动台面（16）的滑动方向平行，并且所述激光位移传感器（3）的测量光束（4）与激光干涉仪（13）的出光光束（11）共线。

3.根据权利要求2所述的激光位移传感器自动化标定装置，其特征在于，所述被测物安装支架（7）上开有通孔和45度的楔形槽，所述标准被测物（5）贴附于楔形槽的上侧内表面，所述半反半透镜（6）贴附于楔形槽的下侧内表面，所述被测物安装支架（7）的通孔轴线方向与测量光束（4）的方向一致，测量光束（4）照射到半反半透镜（6）上后，一部分光线被反射到标准被测物（5）上实现距离测量，另一部分光线通过通孔后照射到光束分析仪（8）上实现光斑形状测量，调整被测物安装支架（7）的高度与宽度，使得照射到标准被测物（5）与照射到光束分析仪（8）上的光束光程一致，从而保证线性标定与光斑测量的位置为测量光束（4）的同一位置。

4.根据权利要求2所述的激光位移传感器自动化标定装置，其特征在于，所述激光干涉仪调整架（14）至少具有俯仰、偏摆和高度三个自由度的调整结构，通过调整激光干涉仪调整架（14）使得激光干涉仪（13）的出光光束（11）与激光位移传感器（3）的测量光束（4）共线。

5.根据权利要求2所述的激光位移传感器自动化标定装置，其特征在于，所述激光位移传感器（3）通过与激光位移传感器安装座（2）之间的配合来控制测量光束（4）的方向。

6.一种激光位移传感器自动化标定方法，其特征在于，该方法的具体标定过程如下：

首先将待测试的激光位移传感器（3）安装于激光位移传感器安装座（2）上，再将上位机（18）与激光位移传感器（3）、光束分析仪（8）、激光干涉仪（13）与运动台面（16）连接；

上位机（18）控制运动台面（16）运动使得标准被测物（5）位于激光位移传感器（3）的量程中心位置，分别将激光位移传感器（3）与激光干涉仪（13）的读数设置为0；

上位机（18）控制运动台面（16）运动使得标准被测物（5）位于激光位移传感器（3）的量程起点位置，设定运动台面（16）的步进距离d与运动速度v，取激光位移传感器（3）的真实量程为D，则扫描过程会在激光位移传感器（3）的全量程中取n=D/d个位置作为采样点位；

上位机（18）在量程起点位置对激光位移传感器（3）、光束分析仪（8）以及激光干涉仪（13）进行采样，并保存到上位机（18）中，采样完成后，控制运动台面（16）向量程远端运动步进距离d，再次进行采样，重复该运动及采样步骤直至运动台面（16）运动到量程远端；

采样完成后即获得各个采样点位下的激光位移传感器（3）与激光干涉仪（13）的位移测量偏差以及光束分析仪（8）的光斑数据。