本實(shí)用新型涉及一種角度校準(zhǔn)裝置，尤其涉及一種激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置，并涉及包括了該激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置的角度測量校準(zhǔn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：激光干涉儀在測量角度時(shí)，測量光路和原理如圖1和圖2所示，激光頭1發(fā)出的激光在角度干涉鏡2中分為兩路，分別指向角度反射鏡3中的兩個(gè)角錐棱鏡；當(dāng)角度反射鏡3整體轉(zhuǎn)動(dòng)角度α?xí)r，由于角錐棱鏡反射回的兩束光的光程差發(fā)生變化δ，測量傳遞函數(shù)為：α＝arcsin(δ/A)。在測量傳遞函數(shù)α＝arcsin(δ/A)中，α＝0、δ＝0為函數(shù)的原點(diǎn)0，這就意味著開始測量時(shí)必調(diào)整角度反射鏡3，使入射激光垂直于角度反射鏡3的兩個(gè)角錐棱鏡的錐尖連線，即角度反射鏡3的光學(xué)中心線。這在實(shí)際操作時(shí)是難以實(shí)現(xiàn)的。如圖3所示，由于儀器安裝不準(zhǔn)確,在測量開始時(shí)角度反射鏡3存在偏斜角度α0，該偏斜角度α0稱為起始零位誤差，如果此時(shí)將激光干涉儀軟件系統(tǒng)中角度反射鏡3的讀數(shù)清零，則系統(tǒng)運(yùn)行在α＝α0，δ＝δ0(δ0＝arcsinα0)坐標(biāo)系中(0′)。測量時(shí)角度反射鏡3旋轉(zhuǎn)β角(在0′坐標(biāo)系內(nèi))，而計(jì)算得到的角度是在0坐標(biāo)系的β0，顯然β-β0為起始零位誤差α0造成的測量誤差，如圖3所示。在生產(chǎn)現(xiàn)場消除角度反射鏡3的起始零位誤差是非常困難的，通?？空{(diào)整角度反射鏡3使其表面反射光與入射光重合。但是由于角度反射鏡3的表面一般鍍有增透膜，反射光極其微弱，為了增加反射光的強(qiáng)度，也可采用一片平面鏡貼在角度反射鏡3表面，使其反射面與角度反射鏡3的光學(xué)中心線平行，并以此面為參考，調(diào)整角度反射鏡3的方向。但是實(shí)際操作中角度反射鏡3的光學(xué)中心線難以確定。采用這種方法難以確定零位誤差，理想情況下會(huì)引起至少幾秒的測量誤差。在測量傳遞函數(shù)中，測量角度與角度反射鏡3的常數(shù)A密切相關(guān)。如果將測量傳遞函數(shù)式微分，得例如A的設(shè)計(jì)值取30mm，由計(jì)算在10°時(shí)，不同的dA引起的誤差：dA＝0.18mm時(shí)，則dα＝216″，誤差為0.6％；dA＝0.06mm時(shí)，則dα＝72″，誤差為0.2％；很顯然角度反射鏡3常數(shù)A的尺寸誤差直接影響激光干涉儀角度測量的不確定度。在實(shí)際測量中，經(jīng)常利用自帶刻度的轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)角度反射鏡3的常數(shù)A進(jìn)行校準(zhǔn)，但是被測轉(zhuǎn)臺(tái)和自帶刻度轉(zhuǎn)臺(tái)必須以相同的特定角度相向旋轉(zhuǎn)，要么校準(zhǔn)方法復(fù)雜，要么計(jì)算公式和數(shù)據(jù)處理方法還存在錯(cuò)誤，會(huì)引起新的人為誤差。如專利號(hào)為CN101236076A中對(duì)初始零位誤差及角度反射鏡3的常數(shù)A補(bǔ)償因子計(jì)算就存在錯(cuò)誤，反射鏡從初始零位誤差點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)過θ，逆時(shí)針轉(zhuǎn)到φ，其實(shí)際光程差計(jì)算存在錯(cuò)誤導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算錯(cuò)誤，由其計(jì)算公式得到其光程差計(jì)算公式為Asinθ＝τAsinρ-τAsinα0和-Asinφ＝τAsinγ-τAsinα0，此兩式的幾何意義和實(shí)際光程變化的物理過程不符，實(shí)際順時(shí)針旋轉(zhuǎn)θ時(shí)光程變化應(yīng)該為τAsin(α0+θ)-τAsinα0＝Asinρ，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)φ角時(shí)光程變化量應(yīng)該為τAsin(α0-φ)-τAsinα0＝Asinγ，所以其零位補(bǔ)償角和反射鏡常數(shù)的補(bǔ)償因子最終結(jié)果均存在一定錯(cuò)誤。因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：第一、校準(zhǔn)過程復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理麻煩，校準(zhǔn)精度有限；第二、校準(zhǔn)計(jì)算公式存在錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)處理誤差較大；第三、校準(zhǔn)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)角度，大小難以保證準(zhǔn)確，由于機(jī)械上制作的公差，插銷或者V槽為了保證能夠固定件嵌入，會(huì)有一定容差，但是這種容差帶來的角度誤差在精確測量中不可忽視，這個(gè)基準(zhǔn)角度也必須多次測量取均值才能確定，準(zhǔn)確度差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是需要提供一種結(jié)構(gòu)簡單，標(biāo)準(zhǔn)角度誤差小，并且能夠提高校準(zhǔn)效率的激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置，并提供包括了該激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置的角度測量校準(zhǔn)系統(tǒng)。對(duì)此，本實(shí)用新型提供一種激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置，包括：激光頭、角度干涉鏡、角度反射鏡、轉(zhuǎn)臺(tái)上盤、轉(zhuǎn)臺(tái)下盤和轉(zhuǎn)臺(tái)底座，所述角度干涉鏡設(shè)置于所述激光頭和角度反射鏡之間，所述角度反射鏡設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)上盤上，所述轉(zhuǎn)臺(tái)上盤設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)下盤上；所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座設(shè)置有凹槽，所述轉(zhuǎn)臺(tái)下盤通過凹槽設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座上。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座設(shè)置有連接件，所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座通過連接件固定至外部的被測轉(zhuǎn)臺(tái)上。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述連接件包括螺栓孔和/或螺絲孔。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，還包括轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，所述轉(zhuǎn)軸固定設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)上盤的下方，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與所述轉(zhuǎn)軸相連接。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件為馬達(dá)。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件固定設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)下盤的內(nèi)部。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，還包括角度光柵，所述角度光柵設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸的下方。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)分別與所述角度光柵和驅(qū)動(dòng)構(gòu)件相連接。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，還包括無線信號(hào)接收裝置，所述無線信號(hào)接收裝置設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)下盤的內(nèi)部。本實(shí)用新型還提供一種激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括了如上所述的激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置，并包括數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置與所述激光頭實(shí)現(xiàn)通訊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：結(jié)構(gòu)精密，標(biāo)準(zhǔn)角度誤差小，能夠通過主動(dòng)生成一定偏角來校準(zhǔn)初始零位角，所述偏角可以通過角度光柵和驅(qū)動(dòng)構(gòu)件來主動(dòng)生成，該生成的角度較為精確；在此基礎(chǔ)上，在校準(zhǔn)的過程中還能夠同時(shí)校準(zhǔn)初始零位誤差和角度反射鏡的常數(shù)，簡化了激光干涉儀的校準(zhǔn)步驟，提高了其校準(zhǔn)效率。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中激光干涉儀的角度測量光路原理圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中激光干涉儀的角度測量原理示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中激光干涉儀的起始零位誤差原理示意圖；圖4是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的轉(zhuǎn)臺(tái)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型一種實(shí)施例中角度反射鏡逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度校準(zhǔn)原理示意圖；圖7是本實(shí)用新型一種實(shí)施例中角度反射鏡順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度校準(zhǔn)原理示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖4和圖5所示，本例提供一種激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置，包括：激光頭1、角度干涉鏡2、角度反射鏡3、轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4、轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5和轉(zhuǎn)臺(tái)底座6，所述角度干涉鏡2設(shè)置于所述激光頭1和角度反射鏡3之間，所述角度反射鏡3設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4上，所述轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5上；所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座6設(shè)置有凹槽，所述轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5通過凹槽設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座6上。本例所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座6設(shè)置有連接件7，所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座6通過連接件7可以固定至外部的其他被測轉(zhuǎn)臺(tái)上，提高其使用的靈活性。所述連接件7優(yōu)選包括螺栓孔和/或螺絲孔。如圖5所示，本例還包括轉(zhuǎn)軸9、驅(qū)動(dòng)構(gòu)件10、角度光柵11和控制系統(tǒng)12，所述轉(zhuǎn)軸9固定設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4的下方，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件10與所述轉(zhuǎn)軸9相連接，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件10優(yōu)選為馬達(dá)，所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件10固定設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5的內(nèi)部；所述角度光柵11設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸9的下方；所述控制系統(tǒng)12分別與所述角度光柵11和馬達(dá)相連接，所述控制系統(tǒng)12為用于實(shí)現(xiàn)供能和發(fā)送控制指令的構(gòu)件。本例所述激光頭1發(fā)射一束激光經(jīng)角度干涉鏡2分成兩束，射向角度反射鏡3，角度反射鏡3將激光反射回角度干涉鏡2，最后回到激光頭1；轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4和轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5的中間設(shè)置有一個(gè)轉(zhuǎn)軸9，所述轉(zhuǎn)軸9優(yōu)選為同心轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4固定在轉(zhuǎn)軸9上隨轉(zhuǎn)軸9一起轉(zhuǎn)動(dòng)，角度反射鏡3固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4上，轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5的內(nèi)部固定有兩個(gè)馬達(dá)，控制系統(tǒng)12控制馬達(dá)撥動(dòng)轉(zhuǎn)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度由角度光柵11測量進(jìn)而針對(duì)控制，馬達(dá)控制轉(zhuǎn)軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)角度精度可達(dá)1秒；優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5內(nèi)置無線信號(hào)接收裝置，所述角度反射鏡3、轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4、轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5、轉(zhuǎn)臺(tái)底座6、轉(zhuǎn)軸9、驅(qū)動(dòng)構(gòu)件10、角度光柵11和控制系統(tǒng)12所構(gòu)成的轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動(dòng)電路可以通過電池實(shí)現(xiàn)供電。如圖5所示，本例所述轉(zhuǎn)臺(tái)底座6的中心設(shè)置有凹槽，轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5正好卡在該凹槽內(nèi)，保持轉(zhuǎn)臺(tái)下盤5的固定，整個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)還可以通過螺栓孔等連接件7固定到其他被測轉(zhuǎn)臺(tái)上。轉(zhuǎn)臺(tái)固定好后，將角度反射鏡3在轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4上固定后，從控制系統(tǒng)12中輸入一個(gè)角度，使轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4從初始位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)該角度，如圖6所示，激光干涉儀測量并記錄下轉(zhuǎn)過角度讀數(shù)；再將轉(zhuǎn)臺(tái)軟件中角度先歸零，轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4回到初始零位位置，從控制系統(tǒng)12中再輸入另外一個(gè)角度，使轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4從初始位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)該角度，如圖7所示，激光干涉儀測量并記錄轉(zhuǎn)過角度，即可完成校準(zhǔn)。利用記錄的數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算出初始零位誤差和角度反射鏡3的常數(shù)。如圖4所示，本例還提供一種激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括了如上所述的激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置，并包括數(shù)據(jù)處理裝置8，所述數(shù)據(jù)處理裝置8與所述激光頭1實(shí)現(xiàn)通訊。所述數(shù)據(jù)處理裝置8優(yōu)選為電腦等數(shù)據(jù)處理設(shè)備。如圖4所示，搭建好所述角度測量校準(zhǔn)系統(tǒng)，調(diào)整從激光頭1射出的激光，垂直入射到角度反射鏡3，令實(shí)際初始位置M0的零位角度為α0，光程差為δ0，角度反射鏡常數(shù)設(shè)計(jì)值為A，實(shí)際的角度反射鏡常數(shù)B＝K·A，K為反射鏡常數(shù)系數(shù)。在初始位置時(shí)，打開電腦或其他數(shù)據(jù)處理裝置8內(nèi)的激光角度干涉儀對(duì)應(yīng)的軟件，將激光角度干涉儀讀數(shù)清零，設(shè)初始零位角沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，激光角度干涉儀讀數(shù)為‘+’。再開啟轉(zhuǎn)臺(tái)控制軟件，先將角度置零，再輸入一個(gè)激光角度干涉儀測量范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角θ1，將轉(zhuǎn)臺(tái)上盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到位置M1，旋轉(zhuǎn)角度為θ1，記下此時(shí)激光角度干涉儀的角度讀數(shù)R1，此時(shí)光程差增加Δδ1；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度校準(zhǔn)原理示意如圖6所示。上述測量完畢后，將角度置零，將轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4先調(diào)回到初始位置M0，再輸入一個(gè)角度θ2，將轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)θ2角至位置M2，轉(zhuǎn)臺(tái)上盤4轉(zhuǎn)過角度為θ2，記下此時(shí)激光角度干涉儀的讀數(shù)R2，計(jì)算時(shí)取正值，光程差減少Δδ2；順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度校準(zhǔn)原理示意如圖7所示。根據(jù)以上測量值，結(jié)合光程差測量傳遞函數(shù)，有可得其中，θ1和θ2均為正值，Δδ1＝AsinR1，Δδ2＝AsinR2，如此便計(jì)算出初始零位角α0和角度反射鏡3的常數(shù)系數(shù)K。特別的，當(dāng)左右旋轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)角度的絕對(duì)值相等，都為θ時(shí)，有以下表達(dá)式：δ0=Δδ1-Δδ22(cosθ-1)α0=arctan2δ0sinθΔδ1+Δδ2K=Δδ1+Δδ22Acosα0sinθ.]]>本例所述激光干涉儀的角度測量校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)精密，標(biāo)準(zhǔn)角度誤差小，能夠通過主動(dòng)生成一定偏角來校準(zhǔn)初始零位角，所述偏角可以通過角度光柵11和驅(qū)動(dòng)構(gòu)件10來主動(dòng)生成，該生成的角度較為精確；在此基礎(chǔ)上，在校準(zhǔn)的過程中還能夠同時(shí)校準(zhǔn)初始零位誤差和角度反射鏡3的常數(shù)，簡化了激光干涉儀的校準(zhǔn)步驟，提高了其校準(zhǔn)效率。以上所述之具體實(shí)施方式為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本實(shí)用新型的具體實(shí)施范圍，本實(shí)用新型的范圍包括并不限于本具體實(shí)施方式，凡依照本實(shí)用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3