一种共路补偿激光漂移方法及实验研究

摘要

在激光准直高精度直线度测量中，激光漂移是影响其测量精度的主要因素。产生激光漂移的主要因素有三种：1．由于激光器本身原因造成的激光光线漂移，以及由于固定激光发射器的调整机构存在机械位移；2．由于空气折射率不均匀造成的激光光线弯曲：3．由于空气扰动造成的激光光线随机漂移。激光漂移存在角度漂移与平行漂移两种形式，由于角度漂移造成的误差量与准直距离成正比，故随着测量距离的增加，其对直线度/同轴度测量产生的误差将越来越大，尤其是在长距离的测量中，因此，在大型工件及长距离的测量中，必须控制激光的角度漂移以减少测量误差。 为减少激光角度漂移对激光准直的影响，本文提出了一种简单的共路补偿方法，通过实时测量激光角度漂移量对由此产生的误差进行补偿。这种共路补偿方法能用于任何准直测量，包括直线度和角度测量。论文分析了本共路补偿系统的测量原理，进行了系统设计，并进行了各种实验研究。实验结果表明：在2～8米的范围内，光线漂移所带来的附加直线度误差可减少30﹪～73.5﹪。

目录

文摘

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致谢

1绪论

1.1补偿激光漂移的意义及激光漂移的分类

1.2补偿激光漂移的途径

1.2.1光漂的抑制方法

1.2.2抑制或修正光线弯曲的方法

1.2.3大气扰动的抑制方法

1.3本课题的任务

2共路补偿激光漂移的直线度测量系统设计

2.1激光漂移的测量

2.1.1激光漂移对直线度测量的影响

2.1.2光线漂移测量系统

2.1.3基于共路激光漂移补偿的直线度测量系统

2.1.4基于共路激光漂移补偿的角度测量系统

2.1.5基于共路激光漂移补偿的激光四自由度测量系统

2.1.6光线漂移角测量系统的补偿效果理论分析

2.2共路补偿激光漂移的直线度测量系统组成

2.3测量原理

2.4光学器件的选择

2.4.1光源的选择

2.4.2准直透镜

2.4.3角锥棱镜

2.4.4分光镜

2.5光电探测器的选择

2.5.1位置敏感探测器

2.5.2四象限探测器

2.6系统电路设计

2.6.1位置敏感探测器信号处理

2.6.2四象限探测器信号处理

2.7系统数据采集

2.8系统软件设计

2.9小结

3实验研究

3.1标定实验

3.1.1直线度测量子系统的标定实验

3.1.2漂移角度测量子系统的标定实验

3.2系统稳定性实验

3.2.1实验室条件下无干扰的稳定性实验

3.2.2有干扰时的稳定性实验

3.3 比对实验

3.4误差分析

3.4.1测量环境误差

3.4.2系统误差

3.5小结

4结论

参考文献

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