[发明专利]一种超精密位移激光感测方法

摘要

本发明公开了一种超精密位移激光感测方法。所述超精密位移激光感测方法基于超精密激光位移传感器对物体位移进行超精密测量；所述超精密激光位移传感器包括激光发射装置，圆弧形镜面反射装置，激光接收装置，控制器；所述控制器依据激光接收装置上受光位置变化量与被检测物表面位置量间的几何映射关系，计算得到被检测物的位移值。本发明通过在被检测物反射激光到激光接收装置的光路中加入圆弧形镜面反射装置，利用方向相同而入射位置不同的激光束在圆弧形镜面上入射角的变化，使最终投射到激光接收装置上的激光光斑位置发生较大的改变，实现被检测物位移量在激光接收装置上的高倍率放大；在激光接收装置分辨率一定的情况下，可实现对被检测物位移超高精度测量。

主权项

1.一种超精密位移激光感测方法，用于采用一种超精密激光位移传感器对物体进行超精密位移测量，其特征在于，所述超精密激光位移传感器包括激光发射装置(1)，圆弧形镜面反射装置(2)，激光接收装置(3)，控制器(5)；所述激光发射装置(1)与被检测物(4)之间以入射角度α安装；所述圆弧形镜面反射装置(2)的圆心O与激光投射点p₀₀在X方向的安装距离为l₁，在Y方向的安装距离为l₂；所述激光接收装置(3)与Y方向呈角度β安装，与圆弧形镜面反射装置(2)的圆心O安装距离为l₃；所述激光发射装置(1)和激光接收装置(3)分别与控制器(5)连接；所述圆弧形镜面反射装置(2)曲率半径为r；所述控制器(5)包含所述激光发射装置(1)的激光控制模块(51)、所述激光接收装置(3)的信息处理模块(52)、数据计算模块(53)、输出接口模块(54)；基于所述超精密激光位移传感器，所述超精密位移激光感测方法包括如下步骤：1)由所述激光控制模块(51)控制激光发射装置(1)发射激光束投射至被检测物(4)上投射点p₀₀，所述激光束经被检测物(4)和圆弧形镜面反射装置(2)两次反射后投射至所述激光接收装置(3)上点p₂₀，由所述信息处理模块(52)采集处理得到投射点p₂₀所在位置；2)所述被检测物(4)发生位移Δd时，所述激光束投射至被检测物(4)上投射点p₀₁，经被检测物(4)和圆弧形镜面反射装置(2)两次反射后投射至所述激光接收装置(3)上点p₂₁，由所述信息处理模块(52)采集处理得到投射点p₂₁所在位置；3)所述数据计算模块(53)依据激光接收装置(3)上投射点p₂₀与p₂₁位置计算两者之间的距离Δx，再依据Δx与Δd的映射几何关系，计算得到被检测物(4)的位移值Δd；当经过所述激光投射点p₀₀反射的激光束位于所述圆弧形镜面反射装置(2)的象限点p₁₀时，所述Δx与Δd的几何关系表达式为：其中θ₂为：