CN110207587A - 一种角锥棱镜光学顶点测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精密工程测量技术领域，公开了一种角锥棱镜光学顶点测量装置和测量方法，角锥棱镜光学顶点测量装置包括沿同一光路依次设置的激光测距模块、分光镜和角锥棱镜；激光测距模块用于发射测量光，并测量与角锥棱镜的光学顶点之间的距离；分光镜的第一分光面的反射光路上设置有第二反射镜，分光镜的第一分光面相对激光测距模块的透射光路上设有角锥棱镜；分光镜的第一分光面相对第二反射镜的透射光路上设有位置敏感器件，同时位置敏感器件也位于分光镜的第二分光面的反射光路上。本发明利用角锥棱镜光学顶点测量装置，使其应能够应用于激光跟踪仪测量***中角锥棱镜基准尺的校准过程，实现对角锥棱镜光学顶点空间位置进行精确定位和测量。

Description

一种角锥棱镜光学顶点测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及精密工程测量技术领域，特别涉及一种角锥棱镜光学顶点测量装置和测量方法。

背景技术

目前，对激光跟踪仪的校准通常采用角锥棱镜基准尺来完成。激光跟踪仪通过分别瞄准基准尺两端的角锥棱镜，测量得到两角锥棱镜光学顶点的空间坐标，进而得到两个光学顶点之间的直线距离值，通过与名义值进行比较，对激光跟踪仪进行校准。

国内少数计量技术机构对角锥棱镜基准尺光学顶点之间距离名义值的获取方法开展过一些研究，通常是利用坐标测量机探头对角锥棱镜外球面进行多点探测，将探测点拟合成一个球体，通过评价两个球心的间距来确定标准球杆的长度值。上述校准过程假定角锥棱镜外球面中心与棱镜光学中心重合，但实际由于角锥棱镜加工存在偏差，两中心必然不重合，这降低了角锥棱镜基准尺的准确度。因此，需要在对角锥棱镜基准尺校准的过程中直接瞄准角锥棱镜的光学顶点，确定其空间位置，提高角锥棱镜基准尺的准确度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提一种角锥棱镜光学顶点测量装置和测量方法，以解决角锥棱镜基准尺校准过程中角锥棱镜光学顶点准确定位的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种角锥棱镜光学顶点测量装置，包括：沿同一光路依次设置的激光测距模块、分光镜和角锥棱镜；所述激光测距模块用于发射测量光，并测量与所述角锥棱镜的光学顶点之间的距离；

所述分光镜的第一分光面的反射光路上设置有第二反射镜，所述分光镜的第一分光面相对所述激光测距模块的透射光路上设有所述角锥棱镜；所述分光镜的第一分光面相对所述第二反射镜的透射光路上设有位置敏感器件，同时所述位置敏感器件也位于所述分光镜的第二分光面相对所述角锥棱镜的反射光路上。

进一步地，还包括：位置调整平台，所述位置调整平台用于固定所述角锥棱镜，并控制所述角锥棱镜在三维空间内移动。

进一步地，还包括：第一激光吸收片；所述第一激光吸收片设置在所述分光镜的第一分光面相对所述激光测距模块的透射光路上，所述第一激光吸收片片可拆卸固定在所述分光镜和所述角锥棱镜之间。

进一步地，还包括：第二激光吸收片；所述第二激光吸收片设置在所述分光镜的第一分光面的反射光路上，所述第二激光吸收片片可拆卸固定在所述分光镜和所述第二反射镜之间。

进一步地，还包括：第一反射镜；所述第一反射镜设置在所述激光测距模块和所述分光镜之间的光路上，用于控制测量光的传播方向。

进一步地，所述分光镜为立方体型分束镜，由两块45°直角三棱镜拼合而成，测量光在所述三棱镜的斜面上发生***。

进一步地，所述分光镜与所述激光测距模块发出的测量光夹角为45度，所述激光测距模块发出的测量光通过所述分光镜的第一分光面的中心。

为解决上述问题，本发明还提供一种角锥棱镜光学顶点的测量方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：启动激光测距模块，使激光测距模块发出的测量光经过分光镜的第一分光面后分成两部分；

步骤S2：第一部分测量光由分光镜的第一分光面沿反射光路到达第二反射镜，被第二反射镜反射后的测量光穿过分光镜的第一分光面沿透射光路到达位置敏感器件，记录下此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标并作为参考坐标；

步骤S3：第二部分测量光由分光镜的第一分光面沿透射光路到达角锥棱镜，调整角锥棱镜的位置，使通过角锥棱镜反射后的测量光经过分光镜的第二分光面沿反射光路到达位置敏感器件，直至此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜的空间坐标；

步骤S4：保持角锥棱镜的位置不变，利用激光测距模块的激光测距功能，测出角锥棱镜顶点与激光测距模块之间的距离，获取角锥棱镜的高度坐标，确定角锥棱镜的光学顶点的空间坐标。

进一步地，若所述角锥棱镜光学顶点测量装置中设置第一激光吸收片和第二激光吸收片后，所述步骤S2具体包括如下步骤：

放置第一激光吸收片，移除第二激光吸收片，使第一部分测量光由分光镜的第一分光面沿反射光路到达第二反射镜，被第二反射镜反射后的测量光穿过分光镜的第一分光面沿透射光路到达位置敏感器件，记录下此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标并作为参考坐标。

进一步地，若所述角锥棱镜光学顶点测量装置中设置第一激光吸收片和第二激光吸收片后，所述步骤S3具体包括如下步骤：

放置第二激光吸收片，移除第一激光吸收片，使第二部分测量光由分光镜的第一分光面沿透射光路到达角锥棱镜，调整角锥棱镜的位置，使通过角锥棱镜反射后的测量光经过分光镜的第二分光面沿反射光路到达位置敏感器件，直至此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜的空间坐标。

(三)有益效果

本发明提供一种角锥棱镜光学顶点测量装置和测量方法，该角锥棱镜光学顶点测量装置通过沿同一光路依次设置的激光测距模块、分光镜和角锥棱镜。在分光镜的第一分光面的反射光路上设置有第二反射镜，分光镜的第一分光面相对激光测距模块的透射光路上设有角锥棱镜。分光镜的第一分光面相对第二反射镜的透射光路上设有位置敏感器件，同时位置敏感器件也位于分光镜的第二分光面的反射光路上，使利用该角锥棱镜光学顶点测量装置能够在直校准后，实现对角锥棱镜光学顶点空间位置进行精确定位和测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的角锥棱镜光学顶点测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的角锥棱镜光学顶点的测量方法的流程示意图；

其中，1：激光测距模块；2：第一反射镜；3：第二激光吸收片；4：第二反射镜；5：第一激光吸收片；6：角锥棱镜；7：位置调整平台；8：分光镜；9：位置敏感器件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种角锥棱镜光学顶点测量装置，如图1所示，该角锥棱镜光学顶点测量装置包括沿同一光路依次设置的激光测距模块1、分光镜8和角锥棱镜6。激光测距模块1用于发射测量光，并测量与角锥棱镜6的光学顶点之间的距离，即激光测距模块1具有两种功能，一方面可以发出连续的准直激光，用于测量角锥棱镜6的光学顶点位置，这一激光的波长取决于位置敏感器件9的响应波长。另一方面可以通过激光测距的方式测量出激光测距模块1与角锥棱镜6的光学顶点之间的距离。分光镜8的第一分光面的反射光路上设置有第二反射镜4，分光镜8的第一分光面相对激光测距模块1的透射光路上设有角锥棱镜6。分光镜8的第一分光面相对第二反射镜4的透射光路上设有位置敏感器件9，同时位置敏感器件9也位于分光镜8的第二分光面的相对角锥棱镜6的反射光路上。其中，角锥棱镜6的光学特性是其可以将入射至角锥棱镜6的光偏移一段距离后沿原方向反射。特别地，当光线入射至角锥棱镜6光学顶点时，反射光将没有偏移，直接沿原方向返回。

本实施例中，激光测距模块1发出的准直激光传播至分光镜8的分光面后分成两部分，一部分作为校准激光，沿X轴正方向传播，到达平面第二反射镜4后被反射。第二反射镜4表面法线与入射光线平行，因此光线经第二反射镜4反射后沿X轴负方向传播，穿过分光镜8后到达位置敏感器件9。另一部分作为测量激光，沿Z轴负方向传播，通过分光镜8后到达角锥棱镜6，被角锥棱镜6反射后沿Z轴正方向传播，到达分光镜8后被分光面反射至位置敏感器件9。

使用该角锥棱镜光学顶点测量装置测量光学顶点的过程中，先启动激光测距模块1，使激光测距模块1发出的测量光经过分光镜8的第一分光面后分成两部分。第一部分测量光由分光镜8的第一分光面沿反射光路到达第二反射镜4，被第二反射镜4反射后的测量光穿过分光镜8的第一分光面沿透射光路到达位置敏感器件9，记录下此时光斑中心在位置敏感器件9上的位置坐标并作为参考坐标。第二部分测量光由分光镜8的第一分光面沿透射光路到达角锥棱镜6。调整角锥棱镜6的位置，本实施例中，仅需沿X、Y方向调整角锥棱镜6的位置，使通过角锥棱镜6反射后的测量光经过分光镜8的第二分光面沿反射光路到达位置敏感器件9，直至此时光斑中心在位置敏感器件9上的位置坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜6的空间坐标，此时完成角锥棱镜6光学顶点在XY平面内的瞄准测量。保持角锥棱镜6的位置不变，利用激光测距模块1的激光测距功能，测出角锥棱镜顶点与激光测距模块1之间的距离，获取角锥棱镜6的高度坐标，确定角锥棱镜6的光学顶点的空间坐标。

其中，为便于调整和记录角锥棱镜6的位置，如图1所示，可设置位置调整平台7，通过位置调整平台7固定角锥棱镜6，并控制角锥棱镜6在三维空间内移动，被瞄准的角锥棱镜6放置在位置调整平台7。位置调整平台7可以带动被瞄准角锥棱镜6沿X、Y、Z三个方向移动。

本发明提供一种角锥棱镜光学顶点测量装置该角锥棱镜光学顶点测量装置通过沿同一光路依次设置的激光测距模块、分光镜和角锥棱镜。在分光镜的第一分光面的反射光路上设置有第二反射镜，分光镜的第一分光面相对激光测距模块的透射光路上设有角锥棱镜；分光镜的第一分光面相对第二反射镜的透射光路上设有位置敏感器件，同时位置敏感器件也位于分光镜的第二分光面的反射光路上，使利用该角锥棱镜光学顶点测量装置能够在直校准后，实现对角锥棱镜光学顶点空间位置进行精确定位和测量。

在根据本发明的一个实施例中，如图1所示，若没有足够的空间，而激光测距模块1发出的准直激光束沿X轴正方向传播，可在激光测距模块1和分光镜8之间设置第一反射镜2，改变测量光的传播方向。

在根据本发明的一个实施例中，如图1所示，为避免测量过程中多种测量光之间的干扰，造成实验的误差，还可设置第一激光吸收片5。第一激光吸收片5设置在分光镜8的第一分光面相对激光测距模块1的透射光路上，第一激光吸收片5可拆卸固定在分光镜8和角锥棱镜6之间。同理，还可设置第二激光吸收片3，第二激光吸收片3设置在分光镜8的第一分光面的反射光路上，第二激光吸收片3可拆卸固定在分光镜8和第二反射镜4之间。第一激光吸收片5和第二激光吸收片3用于对各自所在光路进行遮挡，吸收激光。

测量参考坐标时，先放置第一激光吸收片5，移除第二激光吸收片3，使第一部分测量光由分光镜8的第一分光面沿反射光路到达第二反射镜4，被第二反射镜4反射后的测量光穿过分光镜8的第一分光面沿透射光路到达位置敏感器件9，记录下此时光斑中心在位置敏感器件9上的位置坐标并作为参考坐标。

需要测量角锥棱镜的空间坐标时，先放置第二激光吸收片3，移除第一激光吸收片5，使第二部分测量光由分光镜8的第一分光面沿透射光路到达角锥棱镜6，调整角锥棱镜6的位置，使通过角锥棱镜6反射后的测量光经过分光镜8的第二分光面沿反射光路到达位置敏感器件9，直至此时光斑中心在位置敏感器件9上的位置坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜6的空间坐标。

在根据本发明的一个实施例中，如图1所示，分光镜8为立方体型分束镜，由两块45°直角三棱镜拼合而成，测量光在三棱镜斜面上发生***。分光镜8与激光测距模块1发出的测量光夹角为45度，即分光镜8位于沿Z轴传播的测量光束上，其分光面与YZ平面的夹角为45°，且激光测距模块1发出的测量光通过分光镜8的第一分光面的中心。

本发明还提供一种角锥棱镜光学顶点的测量方法。如图1所示，测量方法利用角锥棱镜光学顶点测量装置，角锥棱镜光学顶点测量装置包括沿同一光路依次设置的激光测距模块1、分光镜8和角锥棱镜6。激光测距模块1用于发射测量光，并测量与角锥棱镜6的光学顶点之间的距离，分光镜8的第一分光面的反射光路上设置有第二反射镜4，分光镜8的第一分光面相对激光测距模块1的透射光路上设有角锥棱镜6。分光镜8的第一分光面相对第二反射镜4的透射光路上设有位置敏感器件9，同时位置敏感器件9也位于分光镜8的第二分光面的相对角锥棱镜6的反射光路上。更加具体的结构请参阅上述图1相关的文字描述，在此不再赘述。

如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1：启动激光测距模块，使激光测距模块发出的测量光经过分光镜的第一分光面后分成两部分；

步骤S2：第一部分测量光由分光镜的第一分光面沿反射光路到达第二反射镜，被第二反射镜反射后的测量光穿过分光镜的第一分光面沿透射光路到达位置敏感器件，记录下此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标并作为参考坐标；

步骤S3：第二部分测量光由分光镜的第一分光面沿透射光路到达角锥棱镜，调整角锥棱镜的位置，使通过角锥棱镜反射后的测量光经过分光镜的第二分光面沿反射光路到达位置敏感器件，直至此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜的空间坐标；

步骤S4：保持角锥棱镜的位置不变，利用激光测距模块的激光测距功能，测出角锥棱镜顶点与激光测距模块之间的距离，获取角锥棱镜的高度坐标，确定角锥棱镜的光学顶点的空间坐标。

其中，如图1所示，若在角锥棱镜光学顶点测量装置中设置第一激光吸收片5和第二激光吸收片3后，步骤S2包括如下步骤：先放置第一激光吸收片5，移除第二激光吸收片3，使第一部分测量光由分光镜8的第一分光面沿反射光路到达第二反射镜4，被第二反射镜4反射后的测量光穿过分光镜8的第一分光面沿透射光路到达位置敏感器件9，记录下此时光斑中心在位置敏感器件9上的位置坐标并作为参考坐标。

其中，如图1所示，若在角锥棱镜光学顶点测量装置中设置第一激光吸收片5和第二激光吸收片3后，步骤S3包括如下步骤：先放置第二激光吸收片3，移除第一激光吸收片5，使第二部分测量光由分光镜8的第一分光面沿透射光路到达角锥棱镜6，调整角锥棱镜6的位置，使通过角锥棱镜6反射后的测量光经过分光镜8的第二分光面沿反射光路到达位置敏感器件9，直至此时光斑中心在位置敏感器件9上的位置坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜6的空间坐标。

具体地，如图1所示，角锥棱镜光学顶点测量的具体过程为：首先进行装置的自校准。启动激光测距模块1，放置第一激光吸收片5，移除第二激光吸收片3。激光测距模块1发出的连续准直激光经过第一反射镜2、分光镜8后到达第二反射镜4，被第二反射镜4反射后穿过分光镜8到达位置敏感器件9。记录下此时光斑中心在位置敏感器件9上的位置坐标作为参考坐标，完成装置自校准。完成装置的自校准后，开始对角锥棱镜光学顶点进行瞄准测量。移除第一激光吸收片5，放置第二激光吸收片。被瞄准角锥棱镜6放置在位置调整平台7上。位置调整平台7可以带动被瞄准角锥棱镜6沿X、Y、Z三个方向移动。角锥棱镜6的光学特性是其可以将入射至角锥棱镜的光偏移一段距离后沿原方向反射。特别地，当光线入射至角锥棱镜光学顶点时，反射光将没有偏移，直接沿原方向返回。因此当测量光没有入射到角锥棱镜6的光学中心时，其反射光传播至位置敏感器件9时，反射光光斑的中心坐标与参考坐标不一致。沿X、Y方向调整角锥棱镜6的位置，直至反射光光斑中心坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜6的空间坐标，此时完成角锥棱镜6光学顶点在XY平面内的瞄准测量。保持角锥棱镜6的位置不变，利用激光测距模块1的激光测距功能，测出角锥棱镜顶点与激光测距模块1之间的距离。这样，角锥棱镜6光学顶点的空间位置即可完全确定。

利用上述技术方案对角锥棱镜光学顶点的测量进行多次重复试验，利用激光干涉仪测量三维位置调整平台沿X、Y方向的位移量，考察其重复定位精度。在首次瞄准角锥棱镜的光学顶点后，将X、Y、Z方向的位移测量***示值设置为0，以此位置作为参考。对角锥棱镜光学顶点进行多次重复瞄准测量，分别记录X、Y、Z方向位测量***的读数，根据贝塞尔公式计算各个方向的重复定位精度和空间坐标重复定位精度。测量结果见下表1。

各方向定位重复性引入的标准不确定度为：

空间坐标测量标准不确定度为：

由上述计算可知，对角锥棱镜顶点进行多次重复定位试验，各方向的测量不确定度和空间坐标测量不确定度较小，证明该测量方法具有较好的测量准确性。

表1角锥棱镜光学顶点测量重复性测试数据

综上所述，本发明提供的角锥棱镜光学顶点的测量方法，通过沿同一光路依次设置的激光测距模块、分光镜和角锥棱镜。在分光镜的第一分光面的反射光路上设置有第二反射镜，分光镜的第一分光面相对激光测距模块的透射光路上设有角锥棱镜。分光镜的第一分光面相对第二反射镜的透射光路上设有位置敏感器件，同时位置敏感器件也位于分光镜的第二分光面的反射光路上，使利用该角锥棱镜光学顶点测量装置能够在直校准后，实现对角锥棱镜光学顶点空间位置进行精确定位和测量。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种角锥棱镜光学顶点测量装置，其特征在于，包括：

沿同一光路依次设置的激光测距模块、分光镜和角锥棱镜；所述激光测距模块用于发射测量光，并测量与所述角锥棱镜的光学顶点之间的距离；

所述分光镜的第一分光面的反射光路上设置有第二反射镜，所述分光镜的第一分光面相对所述激光测距模块的透射光路上设有所述角锥棱镜；所述分光镜的第一分光面相对所述第二反射镜的透射光路上设有位置敏感器件，同时所述位置敏感器件位于所述分光镜的第二分光面相对所述角锥棱镜的反射光路上。

2.根据权利要求1所述的角锥棱镜光学顶点测量装置，其特征在于，还包括：

位置调整平台，所述位置调整平台用于固定所述角锥棱镜，并控制所述角锥棱镜在三维空间内移动。

3.根据权利要求1所述的角锥棱镜光学顶点测量装置，其特征在于，还包括：

第一激光吸收片；所述第一激光吸收片设置在所述分光镜的第一分光面相对所述激光测距模块的透射光路上，所述第一激光吸收片可拆卸固定在所述分光镜和所述角锥棱镜之间。

4.根据权利要求1所述的角锥棱镜光学顶点测量装置，其特征在于，还包括：

第二激光吸收片；所述第二激光吸收片设置在所述分光镜的第一分光面的反射光路上，所述第二激光吸收片可拆卸固定在所述分光镜和所述第二反射镜之间。

5.根据权利要求1所述的角锥棱镜光学顶点测量装置，其特征在于，还包括：

第一反射镜；所述第一反射镜设置在所述激光测距模块和所述分光镜之间的光路上，用于控制测量光的传播方向。

6.根据权利要求1所述的角锥棱镜光学顶点测量装置，其特征在于，所述分光镜为立方体型分束镜，由两块45°直角三棱镜拼合而成，测量光在所述三棱镜的斜面上发生***。

7.根据权利要求6所述的角锥棱镜光学顶点测量装置，其特征在于，所述分光镜与所述激光测距模块发出的测量光夹角为45度，所述激光测距模块发出的测量光通过所述分光镜的第一分光面的中心。

8.一种角锥棱镜光学顶点的测量方法，其特征在于，所述测量方法利用权利要求1-7任一项所述角锥棱镜光学顶点测量装置，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：启动激光测距模块，使激光测距模块发出的测量光经过分光镜的第一分光面后分成两部分；

步骤S2：第一部分测量光由分光镜的第一分光面沿反射光路到达第二反射镜，被第二反射镜反射后的测量光穿过分光镜的第一分光面沿透射光路到达位置敏感器件，记录下此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标并作为参考坐标；

步骤S3：第二部分测量光由分光镜的第一分光面沿透射光路到达角锥棱镜，调整角锥棱镜的位置，使通过角锥棱镜反射后的测量光经过分光镜的第二分光面沿反射光路到达位置敏感器件，直至此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜的空间坐标；

步骤S4：保持角锥棱镜的位置不变，利用激光测距模块的激光测距功能，测出角锥棱镜顶点与激光测距模块之间的距离，获取角锥棱镜的高度坐标，确定角锥棱镜的光学顶点的空间坐标。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，若所述角锥棱镜光学顶点测量装置中设置第一激光吸收片和第二激光吸收片后，所述步骤S2具体包括如下步骤：

放置第一激光吸收片，移除第二激光吸收片，使第一部分测量光由分光镜的第一分光面沿反射光路到达第二反射镜，被第二反射镜反射后的测量光穿过分光镜的第一分光面沿透射光路到达位置敏感器件，记录下此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标并作为参考坐标。

10.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，若所述角锥棱镜光学顶点测量装置中设置第一激光吸收片和第二激光吸收片后，所述步骤S3具体包括如下步骤：

放置第二激光吸收片，移除第一激光吸收片，使第二部分测量光由分光镜的第一分光面沿透射光路到达角锥棱镜，调整角锥棱镜的位置，使通过角锥棱镜反射后的测量光经过分光镜的第二分光面沿反射光路到达位置敏感器件，直至此时光斑中心在位置敏感器件上的位置坐标与参考坐标一致，记录此时角锥棱镜的空间坐标。