[发明专利]一种基于双通道点衍射干涉的三坐标测量装置及方法

说明书

本发明公开了基于双通道点衍射干涉的三坐标测量装置，包括偏振激光器发出的激光经过第一偏振分光棱镜被分成透射光和反射光，沿所述透射光传播方向，设置有第三偏振分光棱镜；沿所述反射光传播方向依次设置有四分之一波片、反光镜；沿所述反射光经过反射镜反射后的传播方向，在所述第一偏振分光棱镜之后，还设置有第二偏振分光棱镜；沿光的传播方向，所述第二偏振分光棱镜和第三偏振分光棱镜之后分别设置有一对光纤耦合器以及与所述光线耦合器连接的亚微米孔径光纤。另外，本发明还公开了一种基于双通道点衍射干涉的三坐标测量方法。采用本发明，实现了三个方向上的高精度测量，提高了点衍射三维测量的精度。

技术领域

本发明涉及点衍射三维测量技术领域，特备涉及一种基于双通道点衍射干涉的三坐标测量装置及方法。

背景技术

为了达到现代制造业对于产品精度越来越高的要求，很多高精度绝对位移测量方法被使用于日常的测量精度与高效率测量的生产之中。目前三维坐标测量主要采用三坐标测量机和激光跟踪仪。三坐标测量仪作为一种高效的绝对位移测量系统，已经被广泛的适用于高精度定位、尺寸测量以及复现产品等的工作。

目前，三坐标测量机需要价格高昂的高精度专用导轨，高平面度的大理石测量平台。实时测量时，需要将待测件放置于测量平台之上，由传感器进行测量，不具备便携性。近年来，点衍射干涉技术得到了迅速的发展，并在高精度光学检测领域中得到了较好的实际运用。尤其是随着光纤制造工艺以及针孔加工技术的发展，可获得2-3μm量级甚至更小尺寸的点衍射源，很好的促进了点衍射干涉测量技术的快速发展及应用。在点衍射干涉技术中，利用点衍射原理获得理想球面波前可以达到衍射极限性能的分辨率，一次作为参考波前可获得优于于10^-4λ(波长λ＝632.8nm)量级的测量基准，并使得检测精度具有较好的再现性。点衍射干涉仪本身不受导轨限制，且直接避免了传统干涉仪中标准镜引入的误差，用点衍射方法获得高精度的标准球面，为更高精度的测量提供支持。

目前，点衍射干涉测量系统均以一个光纤对实现三维绝对位移测量系统，在x和y两个方向上存在灵敏度不一样造成的在平行于条纹方向上存在精度低的问题。

发明内容

本发明的目的提供一种基于双通道点衍射干涉的三坐标测量装置及方法，提高了测量的精度。

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于双通道点衍射干涉的三坐标测量装置，该装置包括：偏振激光器沿所述偏振激光器的发出的光传播方向上还设置有偏振分光棱镜，其特征在于，所述激光经过偏振分光棱镜被分成透射光和反射光，沿所述透射光传播方向，设置有第三偏振分光棱镜；沿所述反射光传播方向依次设置有四分之一波片、反光镜；沿所述反射光经过反射镜反射后的传播方向，在所述偏振分光棱镜之后，还设置有第二分光棱镜；沿光的传播方向，所述第一分光棱镜和第三分光棱镜之后分别设置有一对光纤耦合器以及与所述光纤耦合器连接的亚微米孔径光纤。

本技术方案在偏振分光棱镜后还设置有第二分光棱镜和第三分光棱镜，相应的设置了两对亚微米孔径光纤，因此可以在点衍射出射端获取三维坐标，提高了测量的精度。

其中，还包括：测量探头，与每根亚微米孔径光纤的光线出射端连接，用于获取每两根亚微米孔径光纤的出射光在横向或纵向产生的偏移；

探测器，沿光的传播方向，设置于测量探头之后，用于采集两点衍射球面波前干涉条纹。

本技术方案在亚微米孔径光纤的光线出射端设置测量探头，并通过测量探头获取出射光在横向和纵向产生的偏移，并通过探测器采集干涉条纹，从而为后期的分析提供了条件。

其中，还包括移相器，所述移相器与所述反射镜连接。通过移相器对反射镜的移动可以获得多组干涉条纹，进而提高了测量的精度。

其中，所述移相器为压电陶瓷移相器。

其中，还包括分析处理装置，所述处理装置为计算机，所述计算机设置于所述移相器与所述探测器之间。