[发明专利]组合调零高精度激光大工作距自准直装置与方法

摘要

本发明属于精密测量技术领域与光学工程领域，具体涉及一种组合调零高精度激光大工作距自准直装置与方法；该装置由光源、准直镜、反射镜、以及反馈成像系统组成；该方法通过调整反射镜，使反射光束回到反馈成像系统像面中心，再利用反射镜上的角度偏转测量装置来得到被测物表面的角度变化；由于本发明在传统自准直角度测量系统上增加了反射镜，因此能够避免被测物反射光偏离测量系统而导致无法测量的问题，进而具有在相同工作距离下增加自准直工作范围，或在相同自准直工作范围下增加工作距离的优势；此外，准直镜、反馈成像系统、反射镜等的具体设计，使本发明还具有结构简单、制作成本低；同时还能监测测量环境稳定性；以及快速测量的技术优势。

主权项

1.组合调零高精度激光大工作距自准直装置，其特征在于，包括光源(1)、透射式准直镜(21)、反射镜(3)、以及反馈成像系统(6)，所述反射镜(3)上设置有角度调整测量装置(4)；光源(1)出射的光束，经过透射式准直镜(21)准直成平行光束后，再由反射镜(3)反射，入射到被测物(5)的表面；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，由反馈成像系统(6)采集成像；所述反馈成像系统(6)为以下两种形式中的一种：第一、反馈成像系统(6)包括图像传感器成像系统和四象限探测器成像系统；所述图像传感器成像系统包括第一反馈分光镜(61)和设置在透射式准直镜(21)焦点处的图像传感器(65)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过透射式准直镜(21)投射、第一反馈分光镜(61)反射、由图像传感器(65)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，图像传感器(65)所成点像在像面中心位置；或所述图像传感器成像系统包括第一反馈分光镜(61)、第一反馈物镜(63)和设置在第一反馈物镜(63)焦点处的图像传感器(65)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过第一反馈分光镜(61)反射、第一反馈物镜(63)透射、由图像传感器(65)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，图像传感器(65)所成点像在像面中心位置；所述四象限探测器成像系统包括第二反馈分光镜(62)和设置在透射式准直镜(21)焦点处的四象限探测器(66)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过透射式准直镜(21)投射、第二反馈分光镜(62)反射、由四象限探测器(66)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，四象限探测器(66)所成点像在像面中心位置；或所述四象限探测器成像系统包括第二反馈分光镜(62)、第二反馈物镜(64)和设置在第二反馈物镜(64)焦点处的四象限探测器(66)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过第二反馈分光镜(62)反射、第二反馈物镜(64)透射、由四象限探测器(66)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，四象限探测器(66)所成点像在像面中心位置；第二、反馈成像系统(6)包括第一反馈分光镜(61)、以及由导轨(68)承载的图像传感器(65)和四象限探测器(66)，所述导轨(68)共有两个停顿位置，一个停顿位置使图像传感器(65)像面中心对应透射式准直镜(21)的焦点位置，另一个停顿位置使四象限探测器(66)像面中心对应透射式准直镜(21)的焦点位置；或反馈成像系统(6)包括第一反馈分光镜(61)、第一反馈物镜(63)、以及由导轨(68)承载的图像传感器(65)和四象限探测器(66)，所述导轨(68)共有两个停顿位置，一个停顿位置使图像传感器(65)像面中心位于第一反馈物镜(63)的焦点位置，另一个停顿位置使四象限探测器(66)像面中心位于第一反馈物镜(63)的焦点位置；所述角度调整测量装置(4)包括设置在反射镜(3)上的角度调整装置、角度偏转测量装置、以及万向轴(43)，角度调整装置包括第一驱动器(411)和第二驱动器(412)；角度偏转测量装置包括第一金属片(421)、第二金属片(422)、对应第一金属片(421)位置的第一电容传感器(423)、以及对应第二金属片(422)位置的第二电容传感器(424)；第一驱动器(411)、第一金属片(421)、以及万向轴(43)在一条直线上，第二驱动器(412)、第二金属片(422)、以及万向轴(43)在一条直线上，并且第一驱动器(411)与万向轴(43)的连线垂直第二驱动器(412)与万向轴(43)的连线；角度偏转测量装置还包括共光路自准直仪(429)。