[发明专利]一种超精密线激光转角感测方法

权利要求书

1.一种超精密线激光转角感测方法，用于采用一种超精密线激光转角传感器对物体进行超精密转角测量，其特征在于，所述超精密线激光转角传感器包括线激光发射部件(1)，正棱柱交错叠层激光反射部件(2)，线激光反射光斑接收部件(3)，控制处理器(4)；

所述线激光发射部件(1)以线激光发射方向通过正棱柱交错叠层激光反射部件(2)的轴线安装；

所述正棱柱交错叠层激光反射部件(2)由2个共轴线、相互交错度的相同正棱柱叠层而成，其中n为正棱柱的侧面数；

所述线激光反射光斑接收部件(3)垂直于线激光发射方向安装，与正棱柱交错叠层激光反射部件(2)的中心O安装位置的垂直距离为R；

所述控制处理器(4)分别与线激光发射部件(1)和线激光反射光斑接收部件(3)连接；

所述控制处理器(4)包含线激光发射部件(1)的线激光控制模块(41)、线激光反射光斑接收部件(3)的信息处理模块(42)、数据计算模块(43)、输出接口模块(44)；基于所述超精密线激光转角传感器，所述超精密线激光转角感测方法包括如下步骤：

1)所述被检测物位于初始位置时，由所述线激光控制模块(41)控制线激光发射部件(1)发射线激光投射到正棱柱交错叠层激光反射部件(2)上，经反射后投射至所述线激光反射光斑接收部件(3)上点p₁₀，由所述信息处理模块(42)采集处理得到接收点p₁₀所在位置；

2)所述被检测物发生小转角Δθ时，所述线激光经过正棱柱交错叠层激光反射部件(2)反射后投射至线激光反射光斑接收部件(3)上点p₁₁，由所述信息处理模块(42)采集处理得到接收点p₁₁所在位置；

3)所述数据计算模块(43)依据线激光反射光斑接收部件(3)上接收点p₁₀与p₁₁位置分别计算两者与光源发出位置p₂₀的距离L₁、L₂,以线激光发射方向通过正棱柱交错叠层激光反射部件(2)的轴线且垂直于正棱柱交错叠层激光反射部件(2)中正棱柱侧面时的位置为正位置，L₁、L₂与正棱柱偏离正位置角度θ₁、θ₂存在映射几何关系，由计算得到转角值Δθ；所述L₁、L₂与θ₁、θ₂以及Δθ求解的几何关系表达式为：

Δθ＝θ₂-θ₁

其中n为正棱柱的侧面数量，θ₁、θ₂均为此时正棱柱偏离正位置的角度，通过数学方法拟合出θ关于L的公式，由此解得任意位置的θ1、θ2，进而求出被测物旋转角度Δθ，即θ₂-θ₁；

4)根据检测的精度要求，可以确定正棱柱的侧面数量，每个面所测量的角度为偏离正位置的正负度，得出线激光反射光斑接收部件(3)上接收点的范围，首先使线激光照射底部正棱柱，所述被检测物旋转一定角度，使所述线激光投射至底部正棱柱的棱边时，所述线激光反射光斑接收部件(3)的信息处理模块(42)检测到反射光斑位于接收范围的边缘处，此时使线激光照射顶部正棱柱，由于所述正棱柱交错叠层激光反射部件(2)由2个共轴线、相互交错度的相同正棱柱组成，因此此时线激光照射到顶部正棱柱的正位置，进行角度的继续测量，循环往复即可完成多圆周大角度测量。

2.根据权利要求1所述的一种超精密线激光转角感测方法，其特征在于：所述超精密线激光转角传感器进行角度连续测量转角时，元器件参数R、D、正棱柱侧面数量n，可根据检测精度进行更改，以满足不同检测环境的要求。