CN104567731A - 立轴式激光小角度测量装置 - Google Patents

立轴式激光小角度测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104567731A
CN104567731A CN201310478466.8A CN201310478466A CN104567731A CN 104567731 A CN104567731 A CN 104567731A CN 201310478466 A CN201310478466 A CN 201310478466A CN 104567731 A CN104567731 A CN 104567731A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measuring device
type laser
angle measuring
cage
vertical shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310478466.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘勇
梁雅军
王东伟
霍晓飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
Original Assignee
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Launch Vehicle Technology CALT, Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology filed Critical China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority to CN201310478466.8A priority Critical patent/CN104567731A/zh
Publication of CN104567731A publication Critical patent/CN104567731A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明属于测量技术,具体公开了一种立轴式激光小角度测量装置,所述的干涉镜组、轴系和微动机构,干涉镜组包括偏振分光棱镜和三个反射镜,以及两个角隅棱镜,轴系包括主轴和轴套,主轴和轴套之间安装有轴承,弦臂固定安装在主轴。本装置能够实现对竖直角小角度进行检测和校准,设计的立轴轴系保证了正弦臂随轴系在水平方向上进行小角度转动,激光干涉仪测量光路光程差变化。另外干涉镜组、偏振分光棱镜以及反射镜等光学部件组成光学***采用正弦原理完成线性量和角度量的转化,为装置实现小角度高精度测量提供了保障。

Description

立轴式激光小角度测量装置
技术领域
本发明属于测量技术,具体涉及一种角度测量装置。
背景技术
激光干涉测角是一种采用正弦原理,以迈克尔逊干涉法测量小角度的高精度测角方法,测角装置主要由正弦臂,分光镜组,激光干涉***组成。正弦臂相对中心两侧对称安装角隅棱镜,两角隅棱镜中心距离构成了正弦臂的臂长D。当正弦臂绕回转中心旋转角度θ时,激光干涉***测量光程差变化为H,与正弦臂臂长D存在的正弦关系sinθ=H/D。
目前,国内采用的激光小角度测量装置多数采用正弦臂、分光镜和激光器部件分离结构形式。测量俯仰小角度时,需借助卧式回转轴系完成测角功能,卧式轴系上安装调整光学***繁琐,装置结构不稳定,重复性难以保证,导致测量准确度受安装调整影响较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现±1°范围内俯仰角的准确度测量的立轴式激光小角度测量装置。
本发明的技术方案如下:
一种立轴式激光小角度测量装置,它包括干涉镜组、轴系和微动机构,所述的轴系上设有正弦臂和旋转臂,所述的干涉镜组位于轴系的一侧,微动机构位于轴系的另一侧;所述的干涉镜组包括沿着光入射方向依次安装的偏振分光棱镜和反射镜A,所述的反射镜A的上方光反射方向上设有反射镜B,偏振分光棱镜的下方分光方向上设有反射镜C,所述的反射镜B的光反射方向上设有上角隅棱镜,所述的反射镜C的光反射方向上设有下角隅棱镜;所述的轴系包括主轴和套装在主轴外的轴套,轴套上固定设有压盖,所述的主轴和轴套之间安装有轴承;所述的正弦臂固定安装在主轴上,所述的主轴的上端为平面的工作台;所述的正弦臂的两端分别固定上述上角隅棱镜和下角隅棱镜。
在上述立轴式激光小角度测量装置中,还包括固定在花岗岩平台上的隔离罩、激光干涉仪和零位指示器;所述的隔离罩的两侧壁上加工有孔,激光干涉仪位于隔离罩一侧,激光干涉仪发出的光能够通过孔进入到隔离罩的内部,零位指示器隔离罩的另一侧,通过孔接收隔离罩内传出的光。
在上述立轴式激光小角度测量装置中,所述隔离罩为两层钢板之间夹保温石棉的结构。
在上述立轴式激光小角度测量装置中,所述的微动机构包括安装在滚珠丝杠上的移动平台,所述的移动平台上设有旋转臂和限位块,所述的滚珠丝杠通过联轴节连接步进电机。
在上述立轴式激光小角度测量装置中,所述的角接触球轴承下方安装有垫圈和锁紧螺母。
在上述立轴式激光小角度测量装置中,所述的正弦臂采用镂空加筋的结构,材料选用低膨胀合金钢S4J32A。
在上述立轴式激光小角度测量装置中,所述的主轴采用加工材料为GCr15,为阶梯轴形式,所述的轴套采用加工材料为40Gr,为回转体。
本发明的显著效果在于:本装置能够实现对竖直角小角度进行检测和校准,设计的立轴轴系保证了正弦臂随轴系在水平方向上进行小角度转动,激光干涉仪测量光路光程差变化。
另外干涉镜组、偏振分光棱镜以及反射镜等光学部件组成光学***采用正弦原理完成线性量和角度量的转化,为装置实现小角度高精度测量提供了保障;
同时,设计花岗岩平台和隔离罩保证***受环境影响最小,保证测量的准确性;设计的微动机构能够实现对轴系微小角度的驱动,保证小角度转动;安装零位指示器,保证***测量零位的指示,每次使用不用反复装调,大大提高装置的测试效率;隔离罩采用两层钢板之间夹保温石棉的结构,进一步保证隔离的有效性。
附图说明
图1为本发明的立轴式激光小角度测量装置示意图;
图2为俯视方向的立轴式激光小角度测量装置示意图;
图3为立轴轴系示意图;
图4为微动机构示意图;
图中:1.激光干涉仪;2.干涉镜组;3.轴系;4.正弦臂;5.旋转臂;6.微动机构;7.隔离罩;8.花岗岩平台;9.零位指示器;10.工作台;11.上角隅棱镜;12.轴套;13.垫圈;14.压盖;15.角接触球轴承;16.锁紧螺母;17.偏振分光棱镜;18.反射镜A;19.反射镜B;20.反射镜C;21.下角隅棱镜;22.主轴;23.滚珠丝杠;24.限位块;25.移动平台;26.联轴节;27.步进电机。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,在花岗岩平台8上固定安装隔离罩7、激光干涉仪1和零位指示器9,隔离罩7的两侧壁上加工有孔,隔离罩7一侧的激光干涉仪1发出的光能够通过孔进入到隔离罩7的内部。隔离罩7的另一侧的零位指示器9通过孔接收隔离罩7内传出的光。
所述的隔离罩7内固定安装有干涉镜组2、轴系3和微动机构6,轴系3上安装正弦臂4和旋转臂5。干涉镜组2位于轴系3的一侧,所述的微动机构6位于轴系3的另一侧。
如图2所示的俯视方向的结构示意图,所述的干涉镜组2包括沿着光入射方向依次安装的偏振分光棱镜17和反射镜A18,在图2中反射镜A18的上方光反射方向上安装有反射镜B19,偏振分光棱镜17的下方分光方向上安装有反射镜C20。反射镜B19的光反射方向上安装有上角隅棱镜11,反射镜C20的光反射方向上安装有下角隅棱镜21。
如图2和图3所示,所述的轴系3包括固定安装在花岗岩平台8上的主轴22,主轴22外安装有轴套12,轴套12上通过螺钉固定安装压盖14。主轴22和轴套12之间安装有角接触球轴承15,角接触球轴承15下方安装有垫圈13和锁紧螺母16。所述的正弦臂4固定安装在主轴22上,正弦臂4水平安装,正弦臂4的两端分别固定上述的上角隅棱镜11和下角隅棱镜21。主轴22的上端为平面的工作台10。
如图4所示的微动机构6示意图,移动平台25安装在滚珠丝杠23上,所述的移动平台25上设有旋转臂5和限位块24,所述的滚珠丝杠23通过联轴节26连接步进电机27。步进电机27通过联轴节26连接滚珠丝杠23,驱动滚珠丝杠23转动,从而带动滚珠丝杠23上的移动平台25运动。为了保证移动平台25带动旋转臂526转动,正是利用限位块24限定旋转臂5与移动平台25相对关系。
激光由激光干涉仪1射向干涉镜组2,由偏振分光棱镜17将激光分成等光强的两路,一路激光通过反射镜18、19射向正弦臂一侧的角隅棱镜11、另一路激光通过反射镜20的反射射向正弦臂一侧的角隅棱镜21,角隅棱镜实现出射光与入射光平行射出,反射光束经平面镜18、19、20的反射后,两束光在偏振分光棱镜17相遇发生干涉,由于角隅棱镜安装在正弦臂4上,立轴激光小角度测量装置由微动机构6驱旋转臂5实现轴系微小角度转动,安装在轴系上的正弦臂4绕轴心旋转,从而导致干涉光路上通过角隅棱镜11和21的光路产生光程差,利用光电探测器检测两路光的光程差变化,通过公式计算转换成对角度测量。装置测量过程从零位起始,装置利用零位指示器9实现装置零位指示。

Claims (7)

1.一种立轴式激光小角度测量装置,其特征在于:它包括干涉镜组(2)、轴系(3)和微动机构(6),所述的轴系(3)上设有正弦臂(4)和旋转臂(5),所述的干涉镜组(2)位于轴系(3)的一侧,微动机构(6)位于轴系(3)的另一侧;所述的干涉镜组(2)包括沿着光入射方向依次安装的偏振分光棱镜(17)和反射镜A(18),所述的反射镜A(18)的上方光反射方向上设有反射镜B(19),偏振分光棱镜(17)的下方分光方向上设有反射镜C(20),所述的反射镜B(19)的光反射方向上设有上角隅棱镜(11),所述的反射镜C(20)的光反射方向上设有下角隅棱镜(21);所述的轴系(3)包括主轴(22)和套装在主轴(22)外的轴套(12),轴套(12)上固定设有压盖(14),所述的主轴(22)和轴套(12)之间安装有轴承;所述的正弦臂(4)固定安装在主轴(22)上,所述的主轴(22)的上端为平面的工作台(10);所述的正弦臂(4)的两端分别固定上述上角隅棱镜(11)和下角隅棱镜(21)。
2.如权利要求1所述的立轴式激光小角度测量装置,其特征在于:还包括固定在花岗岩平台(8)上的隔离罩(7)、激光干涉仪(1)和零位指示器(9);所述的隔离罩(7)的两侧壁上加工有孔,激光干涉仪(1)位于隔离罩(7)一侧,激光干涉仪(1)发出的光能够通过孔进入到隔离罩(7)的内部,零位指示器(9)隔离罩(7)的另一侧,通过孔接收隔离罩(7)内传出的光。
3.如权利要求2所述的立轴式激光小角度测量装置,其特征在于:所述隔离罩(12)为两层钢板之间夹保温石棉的结构。
4.如权利要求1所述的立轴式激光小角度测量装置,其特征在于:所述的微动机构(6)包括安装在滚珠丝杠(23)上的移动平台(25),所述的移动平台(25)上设有旋转臂(5)和限位块(24),所述的滚珠丝杠(23)通过联轴节(26)连接步进电机(27)。
5.如权利要求1所述的立轴式激光小角度测量装置,其特征在于:所述的角接触球轴承(15)下方安装有垫圈(13)和锁紧螺母(16)。
6.如权利要求1所述的卧轴式激光小角度测量装置,其特征在于:所述的正弦臂(4)采用镂空加筋的结构,材料选用低膨胀合金钢S4J32A。
7.如权利要求1所述的卧轴式激光小角度测量装置,其特征在于:所述的主轴(22)采用加工材料为GCr15,为阶梯轴形式,所述的轴套(12)采用加工材料为40Gr,为回转体。
CN201310478466.8A 2013-10-14 2013-10-14 立轴式激光小角度测量装置 Pending CN104567731A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310478466.8A CN104567731A (zh) 2013-10-14 2013-10-14 立轴式激光小角度测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310478466.8A CN104567731A (zh) 2013-10-14 2013-10-14 立轴式激光小角度测量装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104567731A true CN104567731A (zh) 2015-04-29

Family

ID=53084356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310478466.8A Pending CN104567731A (zh) 2013-10-14 2013-10-14 立轴式激光小角度测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104567731A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108917655A (zh) * 2018-07-24 2018-11-30 中国计量科学研究院 一种旋转平台及多倍程平面干涉角度测量***
CN109373906A (zh) * 2018-09-05 2019-02-22 三英精控(天津)仪器设备有限公司 一种同时测量距离、仰俯和偏摆的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241143A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Oputouea Kk 角度センサ
JP2004085442A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Sunx Ltd 変位測定装置
CN102384730A (zh) * 2011-10-25 2012-03-21 北京航天计量测试技术研究所 一种激光小角度测量装置及回转轴系
CN102506768A (zh) * 2011-10-25 2012-06-20 北京航天计量测试技术研究所 激光小角度测量装置动态特性校准方法及装置
CN202393718U (zh) * 2011-12-16 2012-08-22 无锡日联科技有限公司 用于X-ray设备的图像接收器旋转装置
CN203572451U (zh) * 2013-10-14 2014-04-30 北京航天计量测试技术研究所 立轴式激光小角度测量装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241143A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Oputouea Kk 角度センサ
JP2004085442A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Sunx Ltd 変位測定装置
CN102384730A (zh) * 2011-10-25 2012-03-21 北京航天计量测试技术研究所 一种激光小角度测量装置及回转轴系
CN102506768A (zh) * 2011-10-25 2012-06-20 北京航天计量测试技术研究所 激光小角度测量装置动态特性校准方法及装置
CN202393718U (zh) * 2011-12-16 2012-08-22 无锡日联科技有限公司 用于X-ray设备的图像接收器旋转装置
CN203572451U (zh) * 2013-10-14 2014-04-30 北京航天计量测试技术研究所 立轴式激光小角度测量装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108917655A (zh) * 2018-07-24 2018-11-30 中国计量科学研究院 一种旋转平台及多倍程平面干涉角度测量***
CN109373906A (zh) * 2018-09-05 2019-02-22 三英精控(天津)仪器设备有限公司 一种同时测量距离、仰俯和偏摆的方法
CN109373906B (zh) * 2018-09-05 2020-07-28 三英精控(天津)仪器设备有限公司 一种同时测量距离、仰俯和偏摆的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102384730B (zh) 一种激光小角度测量装置及回转轴系
CN105277745B (zh) 一种高精度天线罩电性能大角度自动测量转台
CN202382724U (zh) 一种角度测量仪
CN101922923B (zh) 一种正交轴系的垂直度和位置度检测方法
CN103453872A (zh) 多轴真空机械手轴系精度测试装置
CN104019750B (zh) 一种摆臂式轮廓仪有效臂长的测量装置和方法
CN104061895B (zh) 一种高精度测角仪器的精度检测方法
CN105486276A (zh) 一种俯仰角高精度测量装置及测量方法
CN203572451U (zh) 立轴式激光小角度测量装置
CN204944513U (zh) 一种陀螺基准轴的测试调整装置
CN102636186A (zh) 一种三轴转台角位置定位校准装置
Shimizu et al. Design and testing of a four-probe optical sensor head for three-axis surface encoder with a mosaic scale grating
CN105242570A (zh) 飞行器对日关系地面仿真模拟装置
CN104515481A (zh) 测量大直径圆环面平面度的装置及方法
CN104506139A (zh) 一种用于聚光光伏测试的多功能激光装置
CN104567731A (zh) 立轴式激光小角度测量装置
CN110345838B (zh) 一种四轴离心机工作半径的测量方法
CN203572449U (zh) 卧轴式激光小角度测量装置
CN102062597B (zh) 一种波罗棱镜方位基准测量仪
CN101788277A (zh) 回转平台平面度测量装置
CN219977323U (zh) 用于电机位置传感器的测试装置
CN102865829B (zh) 立式大量程高精度光学平面测试装置
CN110954131B (zh) 一种光纤陀螺输入轴失准角标定工装
CN104567732A (zh) 卧轴式激光小角度测量装置
CN103017661A (zh) 丝杠检测装置及采用该丝杠检测装置的检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150429

RJ01 Rejection of invention patent application after publication