[发明专利]用于光电检测设备的异面空间角度测量装置及测量方法

说明书

本发明属于高精度角度测量领域，为了解决光学自准直测量法测量误差大，测量时需要将被测设备搬离至测量环境，以及对测量环境要求高的问题，提供用于光电检测设备的异面空间角度测量装置及测量方法。测量装置的标定自准直仪发出的准直光束通过分束镜后分两束，一束通过斜方棱镜后准直中继直角棱镜，另一束通过五棱分光镜后再分为两束。测量方法是分别通过斜方棱镜和两个直角屋脊棱镜，对中继直角棱镜和两个被测直角棱镜准直，得到中继直角棱镜和被测直角棱镜外法线与标定自准直仪光轴方位夹角，被测设备自身再准直中继直角棱镜，得到其光轴与中继直角棱镜外法线方位夹角，借助中继直角棱镜，完成被测设备光轴与被测直角棱镜外法线方位夹角的测量。

技术领域

本发明属于高精度角度测量技术领域，具体涉及用于光电检测设备的异面空间角度测量装置及测量方法。

背景技术

高精度角度测量技术在高端制造、航空航天和精密装配等领域被广泛应用，其测量方法主要有干涉测量法、圆光栅测量法和光学自准直测量法。其中，干涉测量法抗干扰能力差，测量精度难以保证；圆光栅测量法虽测量精度高，但测量系统成本高；而光学自准直测量法测量精度高，且测量系统简单、测量设备体积小，能够根据需求灵活布局，因此在高精度角度测量的工程实例中得到广泛应用。

在存在异面空间夹角测量的工程实例中，光学自准直测量法主要有单自准直仪加多齿分度台法和多站自准直仪法两种。单自准直仪加多齿分度台法需要一台自准直仪和一台多齿分度台，而多齿分度台台面调平误差和自准直仪读数误差带来的测量误差不可避免；多站自准直仪法需要多台自准直仪协调测量，测量仪器数量多，测量系统布局复杂，占用空间大。而且，无论单自准直仪加多齿分度台法还是多站自准直仪法，都需要将被测设备撤离岗位，移至特定的测量环境下进行测量，且对测量环境条件要求很高，对被测设备在测量环境和工作环境下的差异性误差也无法进行测量和补偿。

尤其是对一些特殊的光电检测设备，该类光电检测设备的外壳为一箱体02，箱体02的相邻两个侧面各设有一个直角棱镜01，箱体02上与任一直角棱镜01相对的侧面上开设有该光电检测设备的出射口03，光电检测设备的出射口03与入射口平行，两个直角棱镜01的外法线均与光电检测设备的光轴之间存在异面空间夹角。该异面空间夹角的测量存在上述测量困难和精度低的问题，且更为明显。

发明内容

本发明的主要目的是解决现有技术中光学自准直测量法测量误差大，测量时需要将被测设备搬离至测量环境，以及对测量环境要求高的问题，提供用于光电检测设备的异面空间角度测量装置及测量方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

用于光电检测设备的异面空间角度测量装置，其中，光电检测设备包括第一被测直角棱镜和第二被测直角棱镜，其特殊之处在于，包括光阀开关和安装于光电检测设备顶部的壳体；

所述壳体内设置有标定自准直仪，沿标定自准直仪的出光路径上依次设有分束镜和五棱分光镜，壳体的外侧设有第一直角屋脊棱镜、第二直角屋脊棱镜和中继直角棱镜，所述中继直角棱镜面向光电检测设备的出射口，第一直角屋脊棱镜的下部反射面和第二直角屋脊棱镜的下部反射面分别与第一被测直角棱镜和第二被测直角棱镜相对设置，中继直角棱镜和光电检测设备的出射口之间还设有斜方棱镜；

所述标定自准直仪发出的准直光束经分束镜分为一路反射光和一路透射光；反射光进入射斜方棱镜的上部反射面，经其下部反射面入射至中继直角棱镜，形成第一光路；透射光经五棱分光镜分为两路光，分别入射第一直角屋脊棱镜的上部反射面和第二直角屋脊棱镜的上部反射面，对应形成第二光路和第三光路，第二光路经第一直角屋脊棱镜的下部反射面入射至第一被测直角棱镜，第三光路经第二直角屋脊棱镜的下部反射面入射至第二被测直角棱镜；