申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2020-03-13

公开（公告）日：2020-06-30

公开（公告）号：CN111351430A

主分类号：G01B11/00(20060101)

分类号：G01B11/00(20060101);G01B11/26(20060101);G01B11/27(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.12.03#授权;2020.08.14#实质审查的生效;2020.06.30#公开

摘要：本发明属于线性导轨的运动精度测量技术领域，具体公开了基于光束自动稳定的半导体激光运动误差测量系统及方法，系统包括：长距离四自由度误差测量模块和光束稳定模块。长距离四自由度误差测量模块中，直线度误差和角度误差是基于激光准直原理和激光自准直原理进行的。在光束稳定模块中，近端平行漂移反馈源和远端角度漂移反馈源接收到光束漂移信号后，通过控制电路反馈给两个可由PZT控制角度的直角反射镜，用于补偿和抑制测量范围内的光束稳定。该测量系统采用半导体激光器，成本较低、体积小、设计光路结构简单，易集成在线性平台上，实现在线误差测量。光束稳定模块，可减少光束漂移，有效的提高了测量精度和稳定性。

主权项：1.基于光束自动稳定的半导体激光运动误差测量系统，用于测量长行程线性平台运动误差，其特征在于，该系统包括四自由度误差测量模块和光束稳定模块，其中：所述四自由度误差测量模块包括半导体激光器1、第一直角反射镜2、第二直角反射镜3、第一分光棱镜8、第一四象限光电探测器9、第三直角反射镜10、第一聚焦透镜11、第二四象限光电探测器12；半导体激光器产生的光束经第一直角反射镜2和第二直角反射镜反射3后平行射入第二分光棱镜4和第三分光棱镜6，其透射光射入第一分光棱镜8，第一分光棱镜8的透射光由第一四象限光电探测器9接收，第一四象限光电探测器9探测到的光斑位移作为线性平台的二维直线度误差；第一分光棱镜8的反射光经第三直角反射镜10和第一聚焦透镜11后射入第二四象限光电探测器12，第二四象限光电探测器12探测到的光斑位移作为线性平台的俯仰角误差和偏摆角误差；所述光束稳定模块包括第一直角反射镜2、第二直角反射镜3、第二分光棱镜4、第三四象限光电探测器5、第三分光棱镜6、第四直角反射镜7、第二聚焦透镜13、第四四象限光电探测器14；第二分光棱镜4的反射光射入第三四象限光电探测器5，作为光束稳定模块的近端光束漂移反馈源；第四直角反射镜7的反射光经第二聚焦透镜13射入第四四象限光电探测器14，作为光束稳定模块的远端光束漂移反馈源；第一直角反射镜2、第二直角反射镜3均安装在可由PZT控制的高精度二维角度调整架上，当第三四象限光电探测器5和第四四象限光电探测器14检测到激光光束发生漂移即示数不为零时，其输出信号在计算机中经PID控制后转换为电压信号输出给PZT，PZT根据输出电压改变自身的长度进而改变第一直角反射镜2和第二直角反射镜3的角度从而改变光束出射角度，使第三四象限光电探测器5和第四四象限光电探测器14的示数向零靠近，以此补偿和抑制激光器在测量区间内的光束漂移；所述半导体激光器1、带PZT驱动的第一直角反射镜2、带PZT驱动的第二直角反射镜3、第二分光棱镜4、第三四象限光电探测器5、第三分光棱镜6、第四直角反射镜7安装在固定端；第一分光棱镜8、第一四象限光电探测器9、第三直角反射镜10、第一聚焦透镜11、第二四象限光电探测器12安装在测量端；第二聚焦透镜13、第四四象限光电探测器14安装在反馈端；固定端与反馈端固定安装在线性平台平面上，测量端在被测线性平台上运动。

全文数据：

权利要求：

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