双光路激光干涉测长仪及其在三坐标机上的使用

摘要

在科研和生产各个领域，随着高精度的尺寸测量以及应用在柔性定位跟踪系统等各种的需要，激光干涉仪因为其突出的性能和特点，已经在越来越多的领域广泛使用。 该文对新型的双光路激光干涉测长仪进行了研究，着力于使其产品化，更便于实际应用。 论文的主要工作包括： 1.论述了这种新型激光干涉测长仪的工作原理及特点。在测量中测头能从工件的一端移到另一端而不丢光；光路上能补偿因测头系统发生倾斜而造成的阿贝误差。 2.设计制作了所有需要的光学器件，并研究了这些光学器件因加工及装配上的误差给测量结果带来的影响，以及调试上可能出现的困难。 3.设计加工出一整套安装光学器件的机械装置，它具有结构简单可靠，对需调整的光学器件各有其独立的微调结构，能够方便地对光学器件的三个角自由度做出相应的调整。当调试完成后，可组装为一体，以后测量时只需整体调整就可使用，不必对其内部的光学器件做单独的调整。整个机械结构尺寸小，重量轻。触发测头采用接触式触发，通过平行片簧悬吊测杆、测球及测量镜，使用电涡流位移传感器拾取测头触发信号。 4.为使这种激光干涉测长仪能方便地应用于三坐标机，设计一套能实际使用的触发电路，拾取当三坐标机运行时，测头接触工件时发出的信号，触发激光干涉仪读取触发时的信号并记录数据，并且此触发信号还能使三坐标机停机，以避免三坐标机的继续运行而损坏测头或工件。确定了电涡流位移传感器的发讯值，实现微测量接触力发讯，以减小测球及测杆在力的作用下接触变形和弯曲变形。 5.在三坐标测量机上完成了激光干涉测长仪的性能实验。在三坐标测量机运行中，将激光干涉测长仪的测量数据与三坐标示值机进行比对，并通过测量8mm石英标准具，进行了比对，分析了测量的不确定度。 6.对可能出现的误差做了定性的分析。指出了误差源存在的方式，并提出了改进的意见。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1激光干涉仪测量的基本原理

1.1.1光的多普勒效应

1.1.2基于多普勒效应的激光位移测量干涉仪

1.2 Agilent 5529A激光动态干涉仪测量尺寸(位移)的原理

1.3双光路激光干涉测长仪及其应用

1.4课题的内容及任务

第二章工作原理

2.1双光路激光干涉测长仪光路的原理

2.2阿贝误差的补偿

第三章光学器件的设计

3.1新型双光路激光干涉测长仪采用的光学器件

3.2光学器件的规格和技术指标

3.3光学器件的加工或安装误差给测量带来的影响

第四章双光路激光干涉测长仪的机械结构

4.1分光镜组件

4.2测头组件

4.3双光路激光干涉测长仪的光路调试

第五章测量触发电路

5.1激光干涉仪的触发方式

5.2三坐标测量机的触发方式

5.3电触发原理及主要元器件

第六章测量实验与误差分析

6.1与三坐标测量机进行比对

6.2测量实验

6.3误差分析

论文总结

参考文献

攻读硕士学位期间完成的学术论文

致谢