[发明专利]用于激光小角度测量装置的新型正弦臂

说明书

技术领域

本发明属于几何量计量技术领域，具体涉及一种用于激光小角度测量装置的正弦臂机构。

背景技术

激光小角度测量装置是一种采用正弦原理，以迈克尔逊干涉法测量小角度的高精度仪器，图1所示激光小角度测量装置测角原理。正弦臂是核心部件。正弦臂由金属框架和安装在框架两侧的角隅棱镜组成，两角隅棱镜中心距离构成了正弦臂的臂长。在激光干涉测量系统中，由于正弦臂转动造成干涉光路的光程差H与正弦臂臂长D存在的正弦关系sinθ＝H/D，计算正弦臂旋转的角度θ。

近年来小角度计量校准的需求很大，对仪器的准确度要求不断提高。目前许多计量机构采用的激光小角度测量装置主要为英国雷尼绍公司定制产品，其正弦臂臂长150mm，反射镜采用实心玻璃角隅棱镜，系统分辨力为0.000001°，测量不确定度U＝0.05″(k＝2)。该套装置价格相对昂贵，分体式的结构装调使用不方便，效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提升装置的测量准确度和灵敏度，降低装置加工装配难度，减少系统误差来源的用于激光小角度测量装置的新型正弦臂。

实现本发明目的的技术方案：一种用于激光小角度测量装置的新型正弦臂，该正弦臂外形为长方体，以正弦臂的中心为对称中心，在正弦臂的两端部对称位置处开设两个方形槽，两个方形槽内的底部均开设空心角隅棱镜安装孔，两个空心角隅棱镜安装孔的中心距为正弦臂光学臂长；两个空心角隅棱镜分别固定在这两个方形槽内的空心角隅棱镜安装孔上；正弦臂的中心区域为实心结构，在中心区域两侧的背面还对称开设两个带有斜筋的方形槽，带有斜筋的方形槽内加工有斜筋；所述的空心角隅棱镜采用三块形状为直角等腰三角形的三角形反射镜拼接而成，三块三角形反射镜顶点相对，工作面向内，两两垂直。

如上所述的一种用于激光小角度测量装置的新型正弦臂，其所述的空心角隅棱镜的三块三角形反射镜通过金属套套住，该金属套也采用三块铟钢基板两两垂直拼接而成，即每块三角形反射镜的背面为一块基板；在每块三角形反射镜背面粘接三块永磁体，每块永磁体均嵌入一块对应的基板内，且每块永磁体与该基板上的一个调整螺塞端面靠住，通过三个调整螺塞可以调整三角形反射镜的角度；在三块三角形反射镜拼接形成的工作口面上设置一块安装盖，安装盖中心面上开设有等边三角形的通光孔。

如上所述的一种用于激光小角度测量装置的新型正弦臂，其所述的安装盖的边缘上设有的安装孔；所述的安装盖中心的通光孔的最大内切圆的直径就是空心角隅棱镜的通光口径。

如上所述的一种用于激光小角度测量装置的新型正弦臂，其所述的相邻三角形反射镜之间的角度为90°，所述的每个三角形反射镜与安装盖夹角为55°44′9.6″；三角形反射镜的厚度在6～8mm。

如上所述的一种用于激光小角度测量装置的新型正弦臂，其所述的三角形反射镜为微晶玻璃制成，工作面平面度0.03μm。

如上所述的一种用于激光小角度测量装置的新型正弦臂，其所述的两个方形槽的内壁均沿圆周均布3个带螺纹孔的耳式凸起，两个空心角隅棱镜分别放置在两个方形槽内，通过螺栓穿过设在耳式凸起上的螺纹孔固定。

如上所述的一种用于激光小角度测量装置的新型正弦臂，其所述的正弦臂中心区域为实心结构的顶端向底端方向加工4个沉孔，采用螺钉通过沉孔可将正弦臂固定在轴系上。

如上所述的一种用于激光小角度测量装置的新型正弦臂，其所述的正弦臂的光学臂长D为300～500mm；所述的正弦臂采用了低膨胀合金钢S4J32A制成。

本发明的效果在于：

本发明所述的正弦臂应用于激光小角度测量装置，能够提高装置的灵敏度，降低对环境变化的敏感性，减少影响系统测量准确度的误差来源，使得激光小角度测量装置的测量精度和稳定性得到大幅度提升。

本发明的正弦臂具体为：(1)增加正弦臂臂长，提高系统分辨力和测量准确度；(2)采用低膨胀合金钢作为正弦臂材料，降低臂长受温度影响而产生的变化；(3)采用筋肋式的臂结构，臂长和体积增加的情况下，质量没有显著增加，但是臂的刚性依然得到保证；(4)使用的空心式角隅棱镜，相比现阶段的激光小角度测量装置普遍采用实心玻璃角隅棱镜，消除了角隅棱镜的不一致性和安装误差还是会对测量结果产生的影响，也可以扩展到其他的应用场合。

附图说明

图1为激光小角度测量装置测角原理图；

图2为本发明所述的一种正弦臂主视图；

图3为本发明所述的一种正弦臂后视图；

图4为本发明所述的一种正弦臂俯视图；