[发明专利]基于光路的大尺寸支撑结构形变量测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于光路的大尺寸支撑结构形变量测量装置及方法，包括激光测距设备、接收器、折转镜、支撑架、参考镜和测试镜，折转镜安装在支撑架上，参考镜安装于待测结构朝向激光测距设备的一侧上，测试镜安装于待测结构远离激光测距设备的另一侧上，支撑架设于激光测距设备与待测结构之间，激光测距设备与接收器相连；参考镜与测试镜的数量相同。本发明的测试装置通过测量激光的位移变化量，得出被测结构三维位置的形变量，精度高，在待测支撑结构尺寸在5m×5m×5m范围内时三维位置变形量测量精度可达5μm。本发明的测试方法能灵活应用于多种不同结构形式的大尺寸支撑结构的三维变形量测试，适用范围广泛，简单易行，效率高，节约时间与成本。

技术领域

本发明涉及一种形变量测试装置及方法，尤其涉及一种基于光路的大尺寸支撑结构形变量测量装置及测量方法。

背景技术

随着科技的日益发展，很多需依靠地面大口径光学有效载荷进行观察、观测，地面大口径光学有效载荷在诸多领域起着举足轻重的作用，大口径光学有效载荷的研制工作十分关键。国内目前所研制的大型地基光学望远镜口径已达到4m量级，由于光学系统口径、焦距的增加，大型光学成像系统的支撑结构随之做大，整体包络尺寸达到5-6m量级，其支撑结构是保证光学观测系统研制成功的关键，尤其关系到光学系统其自身的成像质量，当支撑结构受到温度或外力等因素作用时，自身结构会产生微小位置变形，导致系统中各光学元件间的位置发生变化，造成光学系统成像质量下降，进而无法获得有效数据，造成巨大经济损失。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种高精度的基于光路的大尺寸支撑结构形变量测量装置；本发明的第二目的在于提供这种测量装置的测量方法。

技术方案：本发明的基于光路的大尺寸支撑结构形变量测量装置，包括待测结构、激光测距设备、接收器、折转镜、支撑架、参考镜和测试镜，所述折转镜安装在支撑架上，所述参考镜安装于待测结构朝向激光测距设备的一侧上，所述测试镜安装于待测结构远离激光测距设备的另一侧上，所述支撑架设于激光测距设备与待测结构之间，所述激光测距设备与接收器相连；所述参考镜与测试镜的数量相同。

进一步地，所述测试镜的数量为1-3个。

进一步地，所述测试镜包括楔形测试镜和平面测试镜。

进一步地，所述参考镜包括多路参考棱镜和单路参考棱镜。

进一步地，所述折转镜的数量为1-4个。

进一步地，所述折转镜包括半反半透镜。

进一步地，所述激光测距设备包括双频激光干涉仪。

本发明的一种基于光路的大尺寸支撑结构形变量测量装置的测量方法，包括以下步骤：

(1)确定待测支撑结构上的三维特征点，在后端特征点上安装测试镜；

(2)在支撑结构前端特征点上安装参考镜，调整参考镜与测试镜同轴；

(3)在待测支撑结构z轴方向放置激光测距设备，使激光测距设备、参考镜与测试镜保持同轴；

(4)在激光测距设备和待测支撑结构之间放置支撑架，支撑架上固定安装折转镜；

(5)开启激光测距设备，通过接收器记录每组测试镜与参考镜间相对位移的变化量，进而得出待测支撑结构三维位置的形变量。

进一步地，步骤(1)中，所述测试镜的数量为1-3个；所述测试镜包括楔形测试镜和平面测试镜。

进一步地，步骤(2)中，所述参考镜的数量为1-3个；所述参考镜包括多路参考棱镜和单路参考棱镜。