[发明专利]一种通过线量调制精确测量角量的装置及方法

说明书

本发明提供了一种通过线量调制精确测量角量的装置及方法。该装置包括：激光器，用于产生高斯型激光束；第一光调制模块，用于将高斯型激光束转化为LG光束；第二光调制模块，用于对LG光束进行相位调制，得到调制光束；缺口光束生成模块，用于将调制光束转换为矩形光束，对所述矩形光束进行滤波并施加横向线形障碍物，得到带缺口的矩形光束；分束模块，用于将带缺口的矩形光束分为准信号光和准参考光，将准信号光进行逆傅里叶变换，得到带缺口环形光束；角度测量模块，用于将所述带缺口环形光束分别对准被测量角度的两条边，得到被测角度。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种通过线量调制精确测量角量的装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

光学测角由于具有非接触、高准确度和高灵敏度的特点而倍受人们的重视。

尤其是稳定的激光光源的发展使工业现场测量成为可能，因此使光学测角法的应用越来越广泛，各种新的光学测角方法也应运而生。

角度测量技术可以确定被测物体与水平面的倾斜角或者其运动姿态，在军事、民用领域中都有着重要应用，如在机械加工、建筑中的倾斜角度的测量，无人飞行器的航行姿态角度，智能机器人的运动姿态控制，以及在医疗中的运动康复仪等。

目前，光学测角方法除众所周知的光学分度头法和多面棱体法外，常用的还有光电编码器法、衍射法、自准直法、光纤法、声光调制法、圆光栅法、光学内反射法、激光干涉法、平行干涉图法、环形激光法以及激光三角法等。然而，这些方法具有明显缺点。比如，圆光栅法对光栅与转台的对心准确度要求较高，高准确度光栅的制作加工困难；光学内反射法的测量范围很小，只能用于小角度测量；激光干涉测角技术对整周角度测量的效果不理想，测量精度不高，体积庞大，不适合在现场使用；环形激光测角法只能实现动态测量，对测量条件要求很高；激光三角法测量范围很小，只能用于小角度测量；光电编码器对机械轴系的加工精度和安装精度要求高；旋转变压器结合感应同步器系统电子线路复杂，误差机理分析、误差分离技术难度大。

为了使非接触测角更简单快捷，Qikun Jia等人通过将光楔的线性运动转化为轨道角动量干涉仪中的旋转频移，实现了一种以非常高的精度测量楔体小角度的有效方法；Song Qiu等人通过捕捉不完全涡场的强度截面观测能量流；实现了直接测量坡印亭矢量的倾斜角度。然而，现存非接触测量的发明依旧只能实现对小角度的精确测量。因此，寻找一种有效简便的无接触测量大角度的方法是必要的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种通过线量调制精确测量角量的装置及方法，本发明实现了线量调制精确测量角量，能够实现整周角的测量，测量分辨力为0.0001°，并且能够实现无接触角度测量。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种通过线量调制精确测量角量的装置。

一种通过线量调制精确测量角量的装置，包括：

激光器，用于产生高斯型激光束；

第一光调制模块，用于将高斯型激光束转化为LG光束；

第二光调制模块，用于对LG光束进行相位调制，得到调制光束；

缺口光束生成模块，用于将调制光束转换为矩形光束，对所述矩形光束进行滤波并施加横向线形障碍物，得到带缺口的矩形光束；

分束模块，用于将带缺口的矩形光束分为准信号光和准参考光，将准信号光进行逆傅里叶变换，得到带缺口环形光束；

角度测量模块，用于将所述带缺口环形光束分别对准被测量角度的两条边，得到被测角度。

第二个方面，本发明提供了一种通过线量调制精确测量角量的方法。