[发明专利]一种高精度线性位移检测系统

说明书

本发明公开了一种高精度线性位移检测系统，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；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；环境监测模块，用于采集环境参数；补偿模块，用于根据环境参数补偿激光器的波长，并根据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。本发明能够对大长度类计量仪器提供量值溯源。

技术领域

本发明属于室内大长度计量仪器的几何量量值溯源校准领域，特别是一种高精度线性位移检测系统。

背景技术

大长度（大尺寸）计量是几何量计量的一个重要发展方向，近年来随着大型制造业发展的需求，大长度计量仪器也随之迅速发展起来，如激光跟踪仪、激光测距仪、光电测距仪、组合式经纬仪坐标测量系统、雷达扫描测量系统、摄像测量、摄影测量等等，广泛应用于国防工业、航空航天、船舶和装备制造领域，且这类仪器的数量在不断增长。这类仪器量值溯源工作就显得尤为重要，部分仪器如激光干涉仪、激光跟踪仪、激光测距仪国家都已经发布了相应的校准规范，而更多的大长度计量仪器都没有相应的计量校准规范。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长距离高精度二维基线系统，为激光干涉仪、激光跟踪仪、激光测距仪等大长度类计量仪器提供量值溯源服务，并可为尚未有国家计量校准规范的同类大长度计量仪器的量值溯源提供一种技术手段。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种高精度线性位移检测系统，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。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

（1）现有基线导轨地基通常按固定间隔采用打桩至岩石层的做法，该种做法成本较高，且对地质条件有较高要求，否则导轨会发生沉降变形，而本发明采用了一体式整体浇筑钢筋混凝土地基，使得大长度基线导轨避免发生局部沉降，从而影响基线导轨的使用寿命，保证测量准确度。经实际使用实践证明，该种方式运行情况良好，在不具备岩石层的地质条件下也能够使用。

（2）采用了一光路分成三光路，并同时达到测量距离为50米，保证了三条光路激光稳定度的一致性和测量准确度的一致性，从而能够节约成本，准确监控基线导轨位移平台移动过程中的扭摆、俯仰偏差，进行实时补偿（补偿方法如激光分光系统中所述），获取高精度位移量。

（3）采用伺服电机加同步带的初级定位和音圈电机精密定位的二级驱动方式，从而实现位移平台快速准确地定位，定位准确度优于±1μm。

（4）在基线位移平台上安装高精度竖轴，使得整个测量系统能够组成二维空间坐标系，结合被测件的摆放位置，从而能够对三维空间坐标定位测量系统进行量值溯源。

附图说明