專利名稱：對稱雙光束基準(zhǔn)光平面發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械幾何量形位誤差測量領(lǐng)域。
目前大尺寸工件表面的平面度一般利用機床加工精度來保證，由于機床本身精度的限制很難達(dá)到高精度。平面度的傳統(tǒng)測量方法是用水平儀準(zhǔn)直儀等儀器進(jìn)行測量，其測量精度受儀器精度及測量方法的誤差限制一般低于10－6L(L代表測量長度，單位米)。特別是對大尺寸不規(guī)則平面的測量，利用上述儀器測量更為困難。
本實用新型旨在提供一種對大尺寸工件表面的平面度高精度測量儀器，特別是可用于形狀復(fù)雜的大型工作表面的平面度高精度測量。
本實用新型提供一種對稱雙光束基準(zhǔn)光平面發(fā)生器，可將一束光分成對稱的兩束光，這兩束光的對稱線不隨原光束的角漂及掃描旋轉(zhuǎn)機構(gòu)擺動造成的誤差而發(fā)生變化。這樣，兩束光的對稱線掃成一不變的基準(zhǔn)光平面。被測工件表面的被測點相對這一基準(zhǔn)光平面的距離大小通過光電接收靶、測微儀轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再由計算機算被測表面的平面度值。
本實用新型由四塊光學(xué)元件組成；其中元件［1］為一面鍍有反射膜的平面鏡片，元件［2］為一面鍍有全反射膜的平面反射鏡片，元件［3］為折射直角五棱鏡，它是由一直角等腰三棱鏡平行于直角面切去兩45°角而成。其中［2］面鍍有半透半反膜，元件［4］為斜棱鏡，其兩棱角分別為45°和22.5°，切去22.5°棱角的四棱鏡，使元件［1］固定不動，元件［2］、［3］和［4］固定在同一框架上構(gòu)成掃描頭并能相對于元件［1］進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成了對稱雙光束基準(zhǔn)光平面發(fā)生器。其工作過程如圖1所示，一束激光由反射鏡［1］下方垂直入射經(jīng)過反射鏡［1］到五棱鏡［3］a面使一部分光(Ⅰ)進(jìn)入棱鏡，另一部分光(Ⅱ)反射到反射鏡［2］上，光束Ⅰ在五棱鏡中經(jīng)二次反射從b面射出；光束Ⅱ先后被反射鏡［2］［1］反射進(jìn)入四棱鏡［4］從c面射出。這兩束光隨著元件［2］、［3］、［4］的轉(zhuǎn)動而進(jìn)行掃描。由于入射光束的角漂或光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)軸傾斜以及左右晃動都使兩光束發(fā)生對稱性變化，因而它們的對稱線MN其空間位置始終保持不變，如圖2所示的幾種情況。這樣光束Ⅰ、Ⅱ的對稱線MN掃描結(jié)果形成一不變的基準(zhǔn)平面。
使由本實用新型的測量儀器由于有效地消除了激光光束角漂及掃描頭的晃動等引入的誤差，使測量精度可達(dá)0.5×10－6L(L為測量點到掃描頭出出光點的距離。該測量儀器的另一特點是不受被測工件尺寸表面形狀的限制，卻能方便快速進(jìn)行測量。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型工作狀態(tài)示意圖圖2a為光束擺動情況；圖2b為掃描頭擺動情況；圖2c為光束平移情況。
圖3為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
其中［1］平面鏡 ［2］平面全反射鏡 ［3］直角五棱鏡［4］為斜棱鏡［5］直角棱鏡 [6］底座［7］調(diào)節(jié)架 [8］內(nèi)套管 ［9］、［10］支架［11］旋轉(zhuǎn)［12］調(diào)節(jié)機構(gòu)本實用新型的一種實施例結(jié)構(gòu)如圖3所示。它由激光光源，平面反射鏡［1］、［2］、五棱鏡［3］、斜棱鏡［4］和直角棱鏡［5］，以及相應(yīng)固定調(diào)這機構(gòu)所組成。其中底座［6］與激光光源固定在同一底板上，底座［6］內(nèi)放置有直角棱鏡［5］，底座側(cè)壁有一通孔可使激光光束水平射入底座，經(jīng)棱角棱鏡垂直向上反射。反射鏡［1］固定在調(diào)節(jié)架［7］上并超過內(nèi)套管［8］與底座固定在一起，五角棱鏡［3］、斜棱鏡［4］，固定在同一支架［9］上，平面反射鏡［2］，固定在支架［10］上，調(diào)節(jié)機構(gòu)［12］可對反射鏡［2］進(jìn)行調(diào)整，支架［9］和支架［10］與旋轉(zhuǎn)套管［11］固定，旋轉(zhuǎn)套管與內(nèi)套管［8］滑動配合，可帶動支架［9］、［10］一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)垂直向上的激光光束通過反射鏡［1］射到五角棱鏡a面，其中一部分光進(jìn)入五角棱角經(jīng)兩次反射從b面射出成為光束Ⅰ，另一部分被a面反射到反射鏡［2］再經(jīng)反射鏡［1］射入斜棱角，最后由c面射出成為光束Ⅱ。支架回轉(zhuǎn)的過程中，實現(xiàn)了對稱兩光束Ⅰ和Ⅱ水平掃描，兩光束的對稱線掃描構(gòu)成基準(zhǔn)光平面。
權(quán)利要求一種對稱雙光束基準(zhǔn)光平面發(fā)生器，由激光光源，平面反射鏡[1]、[2]、五棱鏡[3]、斜棱鏡[4]和直角棱鏡[5]，以及相應(yīng)固定調(diào)這機構(gòu)所組成，其特征在于底座[6]與激光光源固定在同一底板上，底座[6]內(nèi)放置有直角棱鏡[5]，底座側(cè)壁有一通孔可使激光光束水平射入底座，經(jīng)棱角棱鏡垂直向上反射，反射鏡[1]固定在調(diào)節(jié)架[7]上并超過內(nèi)套管[8]與底座固定在一起，五角棱鏡[3]、斜棱鏡[4]，固定在同一支架[9]上，平面反射鏡[2]，固定在支架[10]上，調(diào)節(jié)機構(gòu)[12]可對反射鏡[2]進(jìn)行調(diào)整，支架[9]和支架[10]與旋轉(zhuǎn)套管[11]固定，旋轉(zhuǎn)套管與內(nèi)套管[8]滑動配合，可帶動支架[9]、[10]一起旋轉(zhuǎn)。
專利摘要一種對稱雙光束基準(zhǔn)光平面發(fā)生器，屬于機械幾何量形位誤差測量領(lǐng)域。本實用新型是由四塊光學(xué)元件及相應(yīng)的機械夾持調(diào)節(jié)機械組成。本裝置可產(chǎn)生兩束對稱光束進(jìn)行水平方向掃描，這兩束光的對稱線構(gòu)成基準(zhǔn)光平面，可用于大尺寸高精度平面度測量，特別適合形狀復(fù)雜的大工件平面度測量，測量精度可達(dá)0.5×10
文檔編號G01B11/24GK2050966SQ89200978
公開日1990年1月10日 申請日期1989年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月27日
發(fā)明者劉興占, 陳博一, 梁晉文, 花國梁 申請人:清華大學(xué)