[发明专利]基于半导体激光器组件的四自由度光学测头

摘要

本发明涉及一种基于半导体激光器组件的四自由度光学测头。包括测头机构和靶镜机构；测头机构包括半导体激光器、四象限光电探测器、二维PSD位置敏感探测器、光隔离器和平凸透镜；靶镜机构包括半透半反镜和角锥棱镜；用于测量时，测头机构固定设于工作台上，靶镜机构固定设于动力头的主轴上。半导体激光器发出的光束经偏振分光棱镜后分为两束，其中一束光入射在半透半反镜上，50%的光会透过半透半反镜入射到角锥棱镜，再经角锥棱镜反射到四象限探测器上，用作测量二维直线位移X、Y的参考光束。入射到半透半反镜上的另一半光束会沿原路返回再次入射到分光镜被垂直反射到平凸透镜，再经平凸透镜准直聚焦入射到二维PSD上，用作角度误差（俯仰角，偏摆角）的参考光束。

主权项

基于半导体激光器组件的四自由度光学测头，其特征在于：包括测头机构和靶镜机构；所述测头机构包括设于底板一侧面上的半导体激光器（1）、四象限光电探测器（4）、二维PSD位置敏感探测器（5）、光隔离器和平凸透镜（6）；所述靶镜机构包括设于基座上的半透半反镜（7）和角锥棱镜（8）；用于数控机床主轴热误差测量时，所述测头机构固定设于工作台上，所述靶镜机构固定设于动力头的主轴上；测量时，半导体激光器（1）发出的光束经过偏振分光棱镜（2）后分为两束，其中一束光经过光隔离器照射在靶镜机构的半透半反镜（7）上，有50%的光会透过半透半反镜（7）到达角锥棱镜（8），经角锥棱镜（8）折射后平行出射入射到四象限光电探测器（4）上，用作测量二维直线直线位移X、Y的参考光束；50%的光会由半透半反镜（7）原路返回，入射到偏振分光棱镜（2）上，再垂直出射到平凸透镜（6）经准直聚焦后被二维PSD位置敏感探测器（5）所接受，用作俯仰角误差、偏摆角误差的参考光束。