[发明专利]一种高精度线性位移检测系统

权利要求书

1.一种高精度线性位移检测系统，其特征在于，包括：

基线导轨；

设置在基线导轨上能够沿基线导轨滑动的位移移动装置，用于带动反射镜组的水平位移；

激光干涉位移数据采集系统，包括激光器和反射镜组；激光器作为标准测量器件，反射镜组对用于三路光路，形成用于激光器补偿的测量平面；

激光分光系统，用于将激光器发射的激光分成三个平行且不共线的光路，包括：主光路、X向扭摆监控光路、Z向俯仰监控光路，分别用于获取位移移动装置的位移值、横向和纵向的位移量；

环境监测模块，用于采集气压、气温、湿度的环境参数；

补偿模块，用于根据环境监测模块采集的环境参数，补偿激光器的波长，并根据激光器采集的位移量和另外两条光路与主光路的距离，对激光器的测量值进行补偿；

计算模块，根据激光器采集的位移量和被测仪器采集的位移量计算被测仪器的示值误差。

2.根据权利要求1所述的高精度线性位移检测系统，其特征在于，还包括设置在位移移动装置上的竖轴系统，用于安装被测仪器反射靶标，结合位移移动装置，得到被测仪器的二维位移示值误差。

3.根据权利要求1或2所述的高精度线性位移检测系统，其特征在于，所述补偿模块对激光器的测量值进行补偿通过下式实现：

；

其中S_z为补偿后的标准值，S、S_x、S_z分别为主光路、X向扭摆监控光路、Z向俯仰监控光路采集的位移值；X₀、Z₀分别为X向扭摆监控光路、Z向俯仰监控光路与主光路的距离；X₁、Z₁分别被测靶标距离主光路的横向和纵向距离。

4.根据权利要求2所述的高精度线性位移检测系统，其特征在于，计算模块计算被测仪器的示值误差，通过下式实现：

；

其中（L₁，M₁）为激光器和竖轴系统获取的反射靶标起始点数据；（X₁，Y₁，Z₁）为被测仪器采集反射靶标的起始点空间位置坐标；（L₂，M₂）为激光器和竖轴系统获取的反射靶标下一位置点数据；（X₂，Y₂，Z₂）为被测仪器采集反射靶标的下一位置点空间位置坐标。

5.根据权利要求1或2所述的高精度线性位移检测系统，其特征在于，所述补偿模块补偿激光器的波长通过下式实现：

；

其中，δλ为波长补偿量，λ_s为正常态下的激光波长值，δp、δt、δf为气压、气温、湿度相对于正常态的变化量，t_w为被测件温度，α为被测件的热膨胀系数。

6.根据权利要求1或2所述的高精度线性位移检测系统，其特征在于，所述位移移动装置包括主动机构和从动机构两部分；

主动机构，由伺服电机、主动滑块、传动同步带组成；同步带贴附在基线导轨的一侧，伺服电机固定在主动滑块上，在伺服电机的转子端部安装有与同步带相配合的齿轮；

从动机构，由音圈电机、从动滑块组成；主动滑块与音圈电机相连，音圈电机与从动滑块相连。

7.根据权利要求1所述的高精度线性位移检测系统，其特征在于，所述基线导轨水平面内的直线度不大于：0.003mm/m；0.015mm/4000mm；0.08mm/20m；0.5mm/50m，侧导向面的直线度不大于：0.004mm/m；0.02mm/4000mm；0.10mm/20m； 0.5mm/50m。

8.根据权利要求1所述的高精度线性位移检测系统，其特征在于，基线导轨地基采用一体式整体浇筑钢筋混凝土地基。