[其他]干涉仪的补偿装置

说明书

本发明涉及一个用于干涉测长中零位漂移误差的补偿机构。

日本奥林巴斯厂的激光测长机，用自动跟踪的电器处理系统随机修正的方法。而联邦德国Leitz公司的比长仪，国内光电比长仪，则用多加一层底座的结构，把干涉仪（18）、参考棱镜（3）与一执行元件（15）放在同一不受重力变形影响的底座上，这种结构很复杂，很重，成本高。

本发明是把干涉仪、联结参考棱镜（3）和一执行元件（15）的支架（1），安置在受重力变形影响的床身（5）上，并通过结构的适当安排，各环节材料线胀系数的选择，以简单的结构，较少的花费，补偿干涉测长中因重力变形、温度变形、微气象条件变化而产生的零位漂移误差，即把三种零位漂移误差的补偿，统一为一种补偿机构。同时减轻了自身的重量。发明的进一步目的在于，把此种机构应用到非干涉测量的仪器和机床上。

下面通过附图对本发明的方案作详细说明。

图1上半部分为激光测长机在零位时的正视图，下半部分为俯视图。

图中（5）为床身，可简化为在重力及与重力同方向外力作用下，只产生纯弯变形的简支梁。（1）为尾座，参考棱镜与一执行元件（测帽）（15）装在它上面，（4）为工作台，（17）为测量头部件，（18）为干涉仪，这些部件都装在床身（5）上。

激光干涉仪的两个臂为图1中（11）、（12），位于同一水平内。参考臂（12）内设有旋转式双光楔（6），以补偿二棱镜（3）、（4）的加工误差。干涉仪的测量臂（11）与仪器测量轴线重合，从而符合阿贝守则。

图1中（8）为分光镜，（7）、（10）为反光镜。在仪器的零位，测量臂自反光镜（7）至测量棱镜（4）的一段与参考臂自反光镜（7）至参考棱镜（3）的一段相互平行，并且几何距离相等。测量臂自分光镜（8）至反光镜（10）的一段与参考臂自分光镜（8）至反光镜（7）的一段，几何距离相等。由于在同一底座上，所以材料线胀系数相等。因此测量臂各环节线胀量总和Σi=1m]]>，与参考臂各环节线胀量总和相等△t_i＝△t_j＝△t），即。式中α为各环节的材料线胀系数，1为各环节长度，△t为各环节温度变化量，m、n各环节数。

图1中（2）为参考棱镜架，（16）为尾管（测帽架），参考棱镜架（2）与尾管（16）的安装基面，位于垂直于测量轴线的同一平面（C）内。测量棱镜（4）与参考棱镜（3）的安装基面，位于垂直于测量轴线的同一平面（3）内。参考棱镜架（2）材料的线胀系数α_参与测量轴线上从（B）面到（C）面之间这段材料的线胀系数α_执与二处温度变化量△t_参、△t_执成反比，即α补/α执＝△t_执/△t_参。

测量棱镜（4）与一执行元件（13）相刚联。执行元件（13）在测长机中为测帽;在线纹尺测量中为刻线本身;在丝杠测量中为螺纹本身。测量棱镜与执行元件（13）要靠近（因结构限制不能完全重合）。参考棱镜（3）与另一执行元件（15）相刚联。另一执行元件（15）在测长机中为另一测帽;在线纹尺测量中为光电显微镜;在丝杠测量中为测头。

本发明的效果如下：

在测量过程当中，当测量头部件（17）由零位（起始状态，即图1所示位置）移动到把工件放入的测量状态（终了状态），由于测量头部件（17）的移动、工作台部件（14）的移动，工件的放入，使这些部件作用到床身（5）上力的作用点及力（重力）都发生了变化（工件的放入）。因而导致了床身弯曲变形的变化（相对于起始状态）。这样就产生了尾座上测帽（15）工作面（线、点）（即零位）相对于干涉仪分光镜（8）沿测量线的相对位移：即零位漂移。这一位移直接引入测量误差。由于参考棱镜（3）与另一执行元件、尾座上测帽（15）相刚联，而床身（5）在重力作用下为纯弯变形，所以参考棱镜（3）相对于干涉仪分光镜（8）也有一个与测帽（15）相同的位移。而这一位移是从参考臂输入干涉仪的，所以符号相反。这样，以后者的位移补偿了前者的位移，即用简单机构补偿了因重力变形引起的零位漂移。