[发明专利]空间光束偏移校正装置及方法

说明书

本公开涉及一种空间光束偏移校正装置和方法，包括：沿光束传播方向依次设置的双光楔安装筒和双斜平板安装筒，双光楔安装筒和双斜平板安装筒的中心轴线与理想光轴重合；第一光楔和第二光楔，分别安装于双光楔安装筒内并可绕理想光轴旋转，入射光束依次经第一光楔和第二光楔调节后的调整光束平行于理想光轴；第一斜平板和第二斜平板，分别安装于双斜平板安装筒内并可绕理想光轴旋转，调整光束依次经第一斜平板和第二斜平板调节后的出射光束重合于理想光轴。本公开采用相对旋转的双光楔和双斜平板分别校正了光束的二维角度与二维平移量，且校正过程中，两者互不影响，有效提高了仪器光学系统装调效率，同时结构简单、操作方便、分辨率高、稳定性好。

技术领域

本公开涉及光学系统精密装调领域，具体地，涉及一种空间光束偏移校正装置及方法。

背景技术

随着制造业的发展，对于工业制造和测量的要求也随之提高，大型高端装备精密制造与装配对空间位置精准测量提出了越来越高的要求。激光跟踪仪作为一种高端通用的超大尺寸空间几何量精密测量仪器，不仅可对大型零部件几何尺寸和形位误差进行高精度三维测量，还可以通过逐点扫描测量方式对曲面进行快速测量，可为大型零部件的装配和检验提供测量基准，该仪器的自主研发对提高我国大型高端装备制造质量、提高装配精度和维护效率具有极其重要的意义。

激光跟踪仪是一种复杂精密测量仪器，内部集成了激光干涉测距、激光绝对测距、PSD探测跟踪、目标主动识别与捕获、摄影姿态测量等多个光学系统，具有多个光源和光轴。为了保证仪器的测量精度，需要对各光学系统光轴之间的位置精度(如共轴、平行等)进行严格控制，但由于机械加工及装配误差的存在，导致仪器内部各光学系统光轴之间的几何位置无法通过加工装配进行严格保证，这就需要在仪器光学系统中采用合理的光学装调装置进行光路失调校正。

对于复杂精密光学系统，目前常用的光学装调方法有两种，一种是基于平面反射镜的反射原理控制光束的偏转方向进行装调，这种方法调节分辨率低、稳定性差、抗振动能力弱，且平面反射镜定位误差将使光束产生两倍的偏转角误差，可靠性低；另一种是基于多个旋转光楔的折射原理实现光束偏移方向的控制，由于旋转光楔采用的是光的折射原理，因此在稳定性和分辨率方面要比平面反射镜高得多，但旋转光楔只能改变光束的二维角度，且多个光楔之间的角度控制相互耦合，无法直接控制光束的平移，故在对光束的平移进行调节时，必然会引入光束角度的变化，导致在光路装调过程中需要进行反复调试，装调效率低。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种空间光束偏移校正装置及方法，以解决上述至少之一的技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供了一种空间光束偏移校正装置，包括：沿光束传播方向依次设置的双光楔安装筒和双斜平板安装筒，双光楔安装筒和双斜平板安装筒的中心轴线与理想光轴重合；第一光楔和第二光楔，分别安装于双光楔安装筒内并可绕理想光轴进行旋转，入射光束依次经第一光楔和第二光楔后形成平行于理想光轴的调整光束；以及第一斜平板和第二斜平板，分别沿安装于双斜平板安装筒内并可绕理想光轴进行旋转，调整光束依次经第一斜平板和第二斜平板后形成重合于理想光轴的出射光束。

根据本公开的实施例，空间光束偏移校正装置还包括：第一光楔固定座和第二光楔固定座，分别可转动地安装于双光楔安装筒内，所述第一光楔和第二光楔分别安装在第一光楔固定座和第二光楔固定座上；以及第一斜平板固定座和第二斜平板固定座，可转动地安装在双斜平板安装筒上，第一斜平板和第二斜平板分别安装于第一斜平板固定座和第二斜平板固定座内。

根据本公开的实施例，空间光束偏移校正装置还包括：第一光楔紧固圈和第二光楔紧固圈，分别设置于第一光楔固定座和双光楔安装筒之间、第二光楔固定座和第一安装筒之间；以及第一斜平板紧固圈和第二斜平板紧固圈，分别设置于第一斜平板固定座和双斜平板安装筒之间、第二斜平板固定座和双斜平板安装筒之间。

根据本公开的实施例，空间光束偏移校正装置还包括：两个第一锁紧机构，分别适用于紧固和释放第一紧固圈和第二紧固圈；以及两个第二锁紧机构，分别适用于紧固和释放第三紧固圈和第四紧固圈。