[发明专利]极坐标式无接触水平镜面倾角测量系统及测量方法

权利要求书

1.极坐标式无接触水平镜面倾角测量系统，其特征在于所述测量系统为极坐标运动形式的框架结构，由立柱、止推轴承、旋转臂、调整装置、负载平台、光学测量系统、伺服电机、圆弧导轨、气浮导轨和直线电机组成，其中：极坐标原点处由立柱支撑，立柱顶端安装有止推轴承，旋转臂一端通过止推轴承固定在立柱上，另一端通过导轨副架在圆弧导轨上，旋转臂由伺服电机驱动绕立柱顶端的止推轴在水平面内旋转，旋转臂上安装有气浮导轨、负载平台和直线电机定子，负载平台由直线电机驱动沿气浮导轨滑动，所述光学测量系统由激光器I、激光器II、分光镜I、分光镜II、CCDI、CCDII、滤光镜与镜头组I、滤光镜与镜头组II、参考反射镜和被测反光镜组成，激光器I、激光器II、分光镜I、分光镜II、CCDI和CCDII安装在负载平台上，参考反射镜位于止推轴上方并与止推轴固联，调整装置位于参考反射镜顶部；激光器I射出的光束经分光镜I分为两束，一束测量基准光束经过滤光镜与镜头组I直接进入CCDI，另一束入射到被测镜面上，经被测镜面反射后回到分光镜I，再次被分光镜I反射后经滤光镜与镜头组I直接进入CCDI；激光器II射出的光束经分光镜II分为两束，一束测量基准光束经过滤光镜与镜头组II直接进入CCDII，另一束入射到参考反射镜上。

2.根据权利要求1所述的极坐标式无接触水平镜面倾角测量系统，其特征在于所述参考反射镜的轴与旋转臂的轴同轴安装且用弹性联轴器固联。

3.根据权利要求1所述的极坐标式无接触水平镜面倾角测量系统，其特征在于所述参考反射镜轴下端采用调心轴承固定，上端为调整装置，旋转臂轴上端采用轴承固定，下端采用止推轴承固定。

4.一种利用权利要求1-3任一权利要求所述的极坐标式无接触水平镜面倾角测量系统测量水平镜面倾角的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、调整旋转臂轴线与当地重力垂线平行；

二、分别读取CCDI中的测量基准光束与通过被测镜面反射后进入CCDI的反射测量光束；

三、若反射测量光束与测量基准光束不重合，通过CCDI测量它与测量基准光束成像点的距离和方位，即可测出被测反光镜偏角及偏斜方位；

四、综合CCDI与CCDII测量结果，得出被测反光镜相对于水平面的倾斜角和倾斜方位。

5.根据权利要求4所述的利用极坐标式无接触水平镜面倾角测量系统测量水平镜面倾角的方法，其特征在于所述调整旋转臂轴线与当地重力垂线平行的方法如下：

1）在任意位置调整光学测量系统中各光学模块的调平螺栓，使其水平；

2）直线电机处于位置伺服状态，且保持位置不变，控制伺服电机驱动旋转臂由最左端A点旋转至最右端B点；在A点、B点记录参考光产生的CCDII读数，在B点调整调整装置，使B点读数达到调整前A点B点读数的平均值；

3）重复2），直至A、B两点读数相同；

4）使旋转臂旋转到A、B的中点，调整调整装置，直至该点读数与A点相同；

5）重复2）~4），直至三点读数相同。

6.一种利用权利要求1-3任一权利要求所述的极坐标式无接触水平镜面倾角测量系统测量镜面平行度的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、调整旋转臂轴线与当地重力垂线平行；

二、分别读取CCDI中的测量基准光束与通过被测镜面反射后进入CCDI的反射测量光束；

三、若反射测量光束与测量基准光束不重合，通过CCDI测量它与测量基准光束成像点的距离和方位，即可测出被测反光镜偏角及偏斜方位；

四、综合CCDI与CCDII测量结果，得出被测反光镜相对于水平面的倾斜角和倾斜方位；

五、根据步骤四的测量结果调整基准镜面倾角至要求角度；

六、读取待测镜面CCDI中通过待测镜面反射后进入CCDI的反射测量光束，记录其倾斜角；

七、将待测镜面的倾角与基准镜面倾角进行对比，得到待测镜面相对于基准镜面的平行度。

7.根据权利要求6所述的利用极坐标式无接触水平镜面倾角测量系统测量镜面平行度的方法，其特征在于所述调整旋转臂轴线与当地重力垂线平行的方法如下：

1）在任意位置调整光学测量系统中各光学模块的调平螺栓，使其水平；

2）直线电机处于位置伺服状态，且保持位置不变，控制伺服电机驱动旋转臂由最左端A点旋转至最右端B点；在A点、B点记录参考光产生的CCDII读数，在B点调整调整装置，使B点读数达到调整前A点B点读数的平均值；

3）重复2），直至A、B两点读数相同；

4）使旋转臂旋转到A、B的中点，调整调整装置，直至该点读数与A点相同；

5）重复2）~4），直至三点读数相同。