專利名稱：用于步距測量的雙光路激光測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于長度計量與測試技術領域。
進行三座標測量機的精度檢定常使用步距規、一維球列或二維球陣等具有若干標準步距(間距)的標準檢具進行。
圖1是步距規示意圖。
圖2是一維球列示意圖。
圖3是二維球陣示意圖。
步距規是通過其上相同方向的平行測量面之間的距離形成一系列標準步距，如圖1所示。一維球列是將其上各球同方向的垂直切線之間形成的距離作為標準步距，如圖2所示。二維球陣是一維球列的二維體現，可以具有兩個方向和尺寸的步距，如圖3所示。因為這些標準步距用于檢測測量機或機床的精度，本身應具有更高的檢定精度，所以要用高精度的雙頻激光干涉儀來進行測量以獲得所需的標準步距。在測量步距時按照雙頻激光干涉儀的常用檢測裝置和方法，為了不擋光，激光測量線與步距被測線必須相距一段距離，但這樣會產生阿貝誤差，從而降低測量精度，而且測量不連續。
在″H.J.Rademacher，A COMPARATOR FORCALIBRATION OF LONG STANDARDS OF LENGTH，ACTAIMEKO，1985″介紹了目前進行步距規檢定的一種雙光路測距裝置，這種測量方法是利用偏振光經1／4波片后偏振方向旋轉45°的特點，在分光鏡的出光孔前加一1／4波片，將雙頻激光中偏振方向相互垂直的兩種偏振光兩次經1／4波片后偏轉90°，使透射光變成反射光，反射光變成透射光，利用兩個適當放置的平面反射鏡來形成兩路光線，在與步距規相接觸的測量點同相鄰光路中心線的距離和兩光路中心線的距離相等的情況下，測距裝置移動時傾斜產生的阿貝誤差可以被兩個光路的光程差所抵消。這種測距裝置是用接觸式傳感器對測量面進行瞄準，通過過角錐棱鏡頂點并與測量線平行的軸線旋轉測距裝置，可以將測頭旋進或旋出步距規而光路不中斷，但這種旋轉操作復雜，很難實現自動測量，而且接觸測量精度較低。
本實用新型的目的在于既可以用于檢定步距規，也可以檢定一維球列和二維球陣，而且操作方便，可在三座標測量機或其它座標類機床儀器上實現自動測量，檢定精度也可進一步提高。
圖4是雙光路激光測量裝置在三座標機上測量一維球列的示意圖。
本實用新型的技術方案如圖4所示。其中(1)是光路轉折裝置，(6)是可移動測量裝置，所說光路轉折裝置(1)由分光鏡(2)、平面反射鏡(3)、1／4波片(4)和角錐棱鏡(5)組成。平面反射鏡(3)和角錐棱鏡(5)分別位于分光鏡(2)的兩側，平面反射鏡(3)與分光鏡(2)的分光面平行，1／4波片(4)置于分光鏡(2)出光孔前并與光束垂直。
所說可移動測量裝置(6)由直角棱鏡(7)、平面反射鏡(8)、測頭(9)和支承(10)組成。直角棱鏡(7)的脊與測頭(9)中心的距離等于直角棱鏡(7)的脊到射向與平面反射鏡(8)的兩光束中心的距離之兩倍。直角棱鏡(7)、平面反射鏡(8)和測頭(9)安裝在同一支承(10)上可以沿激光光路方向和與直角棱鏡(7)的脊相平行的方向做整體移動，移動過程中保證光路不中斷。
所說測頭(9)的具體形式要根據被檢標準步距的形式來選擇。當檢定步距規時，可用電感測微儀或機械千分表的球狀測頭，也可用高精度電容測微儀的平面測頭等。當檢定以球面為瞄準面的標準步距時，需用電容測微儀或其它測微儀的平面測頭。目前，電容測微儀具有0.1μm以上的分辨率和測量精度，而且為非接觸測量，所以使用電容測頭具有很高的測量精度。
本實用新型一般用在三座標機上對具有步距的標準檢具進行檢定。光路轉折裝置(1)和標準檢具(12)(圖中以一維球列表示)沿光路方向依次置于三座標機的工作臺上(13)。可移動測量裝置(6)在使用具有測微性能的測頭時，直接安裝在座標機的測頭座(14)上。
圖5是具有片簧結構的可移動測量裝置。
可以通過兩尺寸相等、相互平行且與測量光路方向垂直的片簧結構(15)聯接可移動測量裝置(6)和測頭座(14)，如圖5所示，以平移距離(加伸長桿時除以伸長桿長度)，即可得到測量機的角運動誤差；別將一維球列分別沿座標系中三個測量基面的對角線位置放置，可測量并計算得到三個垂直度誤差，具體的測量和計算過程必須根據被測三座標機的型式和誤差合成公式決定。
本實用新型與現有其它測頭相比較，其特點在于1.電容測微儀優于0.1μm的高精度及非接觸測量的特性決定了本實用新型具有很高的測量精度。
2.一次測量可同時獲得球心的三個座標值，故具有較高的測量效率。
3.與一維球列并用可完整高精度地測出三座標機的21項機構誤差。
4.適用于任何型式的三座標機。
權利要求1.用于測量步距的雙光路激光測距裝置，該裝置是由光路轉折裝置(1)和可移動測量裝置(6)組成；所說光路轉折裝置(1)由分光鏡(2)、平面反射鏡(3)、1/4波片(4)和角錐棱鏡(5)組成；平面反射鏡(3)和角錐棱鏡(5)分別位于分光鏡(2)的兩側，平面反射鏡(3)與分光鏡(2)的分光面平行，1/4波片(4)置于分光鏡(2)出光孔前并與光束垂直，本實用新型的特征在于所說可移動測量裝置(6)由直角棱鏡(7)、平面反射鏡(8)、測頭(9)和支承(10)組成；直角棱鏡(7)的脊與測頭(9)的中心距離等于直角棱鏡(7)的脊到射向平面反射鏡(8)的二光束中心的距離之兩倍；直角棱鏡(7)、平面反射鏡(8)和測頭(9)安裝在同一支承(10)上，可以沿激光光路方向和與直角棱鏡(7)的脊相平行的方向做整體移動，移動過程中光路不中斷。
專利摘要一種用于步距測量的雙光路激光測距裝置。本實用新型屬于長度計量與測試技術領域。該裝置由光路轉折裝置1和可移動測量裝置6組成。裝置中直角棱鏡的使用保證了測量過程中可移動測量裝置進出步距時光路不中斷，可以實現測量自動化。利用不同結構和性能的測頭可以測量不同形狀和精度要求的步距件。在高精度高效率地測量步距規、一維球列、二維球陣及其它具有步距的被測件方面具有重要的實用意義。
文檔編號G01B11/02GK2114140SQ9220001
公開日1992年8月26日 申請日期1992年1月3日 優先權日1992年1月3日
發明者張國雄, 臧艷芬 申請人:天津大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
