横向调制线偏振光测量导轨直线度的方法研究

摘要

导轨直线度误差直接影响到工件的加工精度,所以导轨直线度误差的测量是工业测量领域里一个非常重要的项目。 目前的各种直线度测量方法中,激光准直测量法由于其实现简单,成本低廉,分辨率高等优点而备受关注。但传统的以光强为基准的测量方法由于容易受到光束衍射,光强变化、光靶倾斜等情况的影响,其精度并不高。由于偏振光的偏振态不易受到光强、环境等因素的影响,所以本研究室提出了利用线偏振光测量导轨直线度的方法。但原光是以磁光调制原理进行偏振角调制的,结构复杂,调制效果也不够理想。鉴于此,本文提出了一种简单的,基于偏振干涉原理的线偏振光横向调制技术,并设计了利用该调制光束进行导轨直线度误差测量的相应方法,为利用偏振光进行导轨直线度的测量提供了一种新的思路。另外,为了配合直线度的测量,本文还提出了一种基于偏振分光原理的偏振角检测方法。这种方法的最大优点是可以消除光强变化对测量的影响,且较以往相位检测法等实现起来更加方便。 本文从原理上对两套方法作了深入的理论分析,并进行了大量的方案论证。通过实验对光缝宽度等光学参数进行了确定。文章最后根据实验数据对整套方法在导轨直线度测量方面的应用效果作了检验及误差分析。实验表明,该方法是一种可行的测量直线度的方法,值得进一步开发和研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题的研究背景

1.2目前的各种直线度测量方法

1.3课题任务研究内容

2测量原理及方案设计

2.1概述

2.2偏振光及偏振器件介绍

2.2.1偏振光

2.2.2偏振分光镜

2.2.3波片

2.3偏振干涉原理

2.4总体方案设计

本章小结

3光调制器的设计

3.1概述

3.2干涉条件的实现

3.3调制器结构方案设计

3.3.1参考方案设计

3.3.2最终方案的确定

本章小结

4偏振角检测器的设计

4.1概述

4.1.1马吕斯定律

4.1.2光强检测法

4.1.3相位检测法

4.2检测原理

4.3光路结构设计

4.3.1方案1

4.3.2方案2

4.3.3检偏器或半波片放置方位的确定

4.4电路设计

4.4.1光电转换电路设计

4.4.2信号调理电路设计

4.4.3数据采集电路

本章小结

5用户界面设计

5.1概述

5.2上位机串口通信的实现

5.2.1.利用Windows的通信API函数进行串口编程

5.2.2.用MSComm控件进行串口编程

5.3界面功能介绍

本章小结

6系统实验与误差分析

6.1概述

6.2调制器的实验方法及实验结果

6.3系统联合实验及误差分析

6.3.1实验参数的确定

6.3.2实验结果分析

本章小结

7结论

致谢

参考文献

附录

论文发表情况