[发明专利]可提高光束稳定性的长距离多自由度激光测量系统

权利要求书

1.一种可提高光束稳定性的长距离多自由度激光测量系统，是以激光发射器(1)发出的激光束为检测光源，所述激光发射器(1)位于被测机床导轨(2)的前端，并固定设置在基座上，多自由度误差测量单元(11)为光源接收端，所述多自由度误差测量单元(11)固定设置在与被测机床导轨(2)滑动配合的移动平板上，其特征是：针对由激光发射器(1)输出的激光束设置保护筒，使激光束在所述保护筒中进行传输；在所述保护筒的前端和后端的端面上一一对应设置气体入口和气体出口，通过控制保护筒内部气体温度和压强，减小沿激光束传输方向上的温度梯度和压强梯度，为传输中的激光束提供温度和压强稳定的独立环境腔；

所述保护筒为单层筒或双层套管；

所述双层套管是由内层伸缩管(4)和外层伸缩管(3)构成的可伸缩的双层套管，在所述内层伸缩管(4)和外层伸缩管(3)之间形成外腔，在所述内层伸缩管(4)中形成内腔；在外腔前端口设置外腔气体入口(5)，在外腔后端口设置外腔气体出口(6)；在内层伸缩管(4)的前端口中心设置前端透光玻璃(9)，在前端透光玻璃(9)的外围设置内腔气体入口(7)，在内层伸缩管(4)的后端口中心设置后端透光玻璃(10)，在后端透光玻璃(10)的外围设置内腔气体出口(8)，激光束经透光玻璃出入，并在内层伸缩管(4)中传输；双层套管前端口固定设置在被测机床导轨(2)的前端，双层套管后端口与移动平板联动，双层套管本体以被测机床导轨(2)的上表面为支撑面，且随移动平板的移动而伸缩；通过控制内腔和外腔中的气体温度和压强，为传输在内层伸缩管(4)中的激光束在测量全过程中具有温度和压强稳定的独立环境腔。

2.根据权利要求1所述的可提高光束稳定性的长距离多自由度激光测量系统，其特征是：设置储气箱(12)，所述储气箱(12)具有进气口(15)和出气口(14)，控制储气箱(12)中的气体保持为恒温恒压状态；内腔气体入口(7)与所述出气口(14)相连通，内腔气体出口(8)与进气口(15)相连通，将所述内腔与储气箱(12)形成气体连通回路，使内腔具有与储气箱(12)相一致的恒温恒压状态。

3.根据权利要求2所述的可提高光束稳定性的长距离多自由度激光测量系统，其特征是：设置抽气泵(13)，将所述外腔气体出口(6)与抽气泵(13)的抽气口相连通，并保持外腔气体入口(5)为敞口；测量过程中保持抽气泵(13)为开启状态，保持流动的气体使得在外腔内形成空气流层温度分布均匀，以此阻隔外界局部热源干扰，减小内腔由于外界温度变化引起的温度梯度。

4.根据权利要求1所述的可提高光束稳定性的长距离多自由度激光测量系统，其特征是：所述单层筒采用伸缩管(20)，在所述伸缩管(20)的前端口中心设置入口透光玻璃(23)，在入口透光玻璃的外围设置伸缩管气体入口(21)，在伸缩管(20)的后端口中心设置出口透光玻璃(24)，在出口透光玻璃的外围设置伸缩管气体出口(22)，激光束经透光玻璃，并在所述伸缩管(20)中传输。

5.根据权利要求4所述的可提高光束稳定性的长距离多自由度激光测量系统，其特征是：设置吹气泵(25)，所述伸缩管气体入口(21)与吹气泵(25)的出气口相连通；设置吸气泵(26)，所述伸缩管气体出口(22)与吸气泵(26)的吸气口相连通；在所述伸缩管(20)中设置四只气体压强传感器(27)，各气体压强传感器(27)在沿激光束传输方向上均匀分布；控制电路(28)根据所述四只气体压强传感器(27)的检测信号控制吹气泵(25)和/或吸气泵(26)的工作状态。

6.根据权利要求5所述的可提高光束稳定性的长距离多自由度激光测量系统，其特征是：针对被测机床导轨(2)的运动误差检测，吹气泵(25)保持恒定功率进行吹气；吸气泵(26)根据由四只压强传感器检测获得的最大压强差实时调整吸气泵(26)的输出功率，使伸缩管(20)内压强分布均匀，减小伸缩管内的压强梯度，获得稳定流场，以此阻隔外界局部热源干扰，减小伸缩管中在激光束传输方向上的温度梯度。