[发明专利]一种用于直线导轨六项几何误差高分辨力高效测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于直线导轨六项几何误差高分辨力高效测量系统及方法，该系统以高精度激光器和光电接收器为基准测量直线导轨的定位误差，利用四象限探测器测量直线导轨的直线度误差，俯仰误差，偏摆误差和滚转误差。该方法通过光路放大的原理，提高了测量直线导轨各项几何误差的分辨力。在测量的过程中，移动导轨上只需要安装三个测量镜，并且在直线导轨的一次运动中，该测量方法能够将六项几何误差全部测量出来。本发明提供的直线导轨六项几何误差测量方法能够有效地提高导轨几何误差的测量分辨力和效率。

技术领域

本发明涉及一种导轨运动精度测量领域，特别涉及一种用于直线导轨六项几何误差高分辨力高效测量系统及方法。

背景技术

直线导轨广泛应用于工业制造，精密测量等领域。导轨的制造精度、装配精度以及控制精度会直接影响导轨的运动精度。激光干涉仪作为传统的直线导轨精度检定设备具有精度高的优势，然而对于导轨六项几何误差的测量，激光干涉仪避免不了测量效率低的劣势。一种用于直线导轨六项几何误差高分辨力高效测量系统及方法仅需要直线导轨经过一次运动就能够得到六项几何误差，提高了测量效率，同时该方法通过光路放大的原理，提高了测量直线导轨各项几何误差的分辨力。

发明内容

本发明的目的在于以高分辨力高效率的形式测量直线导轨的运动误差，提供了一种直线导轨仅需要经过一次运动就能够得到六项几何误差的测量方法。

一种用于直线导轨六项几何误差高分辨力高效测量系统，该系统包括定位误差(position error)测量系统，直线度误差(straightness errors)测量系统，俯仰、偏摆误差(pitch error、yaw error)测量系统和滚转误差(roll error)测量系统。

如图1所示，该测量系统的各部分光学元件的位置关系如下：

定位误差测量系统由高精度激光器(1)、第一偏振分光镜(2)、第一角锥棱镜(3)、第二偏振分光镜(6)、第二角锥棱镜(7)、第一四分之一波片(8)、第五角锥棱镜(29)、第一平面反射镜(9)和光电接收器(10)构成；激光器(1)发出的圆偏振光经过第一偏振分光镜(2)时，S光经过第一角锥棱镜(3)和第一平面反射镜(9)的反射后作为参考光照射到光电接收器(10)上；作为测量光束的P光透射过第一偏振分光镜(2)和第二分光镜(5)后，进入第二偏振分光镜(6)。P光再透射过第二偏振分光镜(6)，经过第一四分之一波片(8)后变为圆偏振光，该圆偏振光经过第五角锥棱镜(29)的反射后，变为旋向相反的圆偏振光。该圆偏振光经过第一四分之一波片(8)后又变成了S光。S光经过第二偏振分光镜(6)和第二角锥棱镜(7)的反射后，再一次经过第一四分之一波片(8)，并由第五角锥棱镜(29)反射，随后通过第一四分之一波片(8)后变为了P光。该P光透射过第二偏振分光镜(6)、第一分光镜(4)和第一偏振分光镜(2)后，由第一平面反射镜(9)反射，并作为测量光束与参考光束的S光发生干涉，同时干涉光束由光电接收器(10)接收。

直线度误差测量系统由第二偏振分光镜(6)、第二角锥棱镜(7)、第一四分之一波片(8)、第五角锥棱镜(29)、第一分光镜(4)、直角棱镜反射镜(11)、第一四象限探测器(12)构成；经过第五角锥棱镜(29)的反射，并且透射过第一四分之一波片(8)后的P光在透射过第二偏振分光镜(6)后，经过第一分光镜(4)和直角棱镜反射镜(11)的反射后，照射在第一四象限探测器(12)的光敏面上，使之产生位置信号。