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专利名称：一种带有直线度分析的大尺寸校准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带有直线度分析的大尺寸校准装置，属计量测试领域。
测长系统精度最高的应属激光干涉测长系统，它是一种以激光光波波长为标准对被测长度进行度量的仪器，基本原理如图3所示光源是一支能发射两个频率的激光器，一个频率为F1，另一个频率为F2，F1、F2之间的频差在1MHz左右，它们是振动方向相互垂直的线偏振光。将光线中的一小部分信号取出拍频，形成参考信号，频率为F1-F2；大部分信号通过偏振分光镜S分成两束，频率为F1的一束被反射到固定棱镜M1，频率为F2的一束透射到可动棱镜M2。反射回来后的两束光又沿同一轴线经过拍频后，由接收器接收，形成测量信号。当M2不动时，光电接收器检测到的信号频率为F1-F2；当可动棱镜移动时，反射回来的光频中包含了多普勒频移±Δf，则接收信号频率为F2-F1±Δf。当把测量信号和参考信号相减后，取得±Δf。用计数器对±Δf进行累加得N，则可动棱镜的移动长度L为L=N·λ2=λ2∫0tfdt]]>
本实用新型利用激光干涉测长系统原理实现直线度的校准，它包括激光发射头、分束及干涉镜和相应的接收器、角锥反射棱镜、安装角锥反射棱镜的工作台、支撑工作台的导轨系统，另外该装置还装有两套分束及干涉镜以及相应的接收器、角锥反射棱镜，分束及干涉镜和相应的接收器安装在一起构成分光及干涉镜组件，相应的三个角锥反射棱镜构成角锥反射棱镜组件，角锥反射棱镜组件安装在工作台上。
本实用新型采用的激光发射器，可进行多路接收，由激光器发出的一束激光通过分束及干涉镜组件后成三束平行光射出。
分束及干涉镜组件的发出的和接收角锥反射棱镜组件反射的三束激光平行，并且三束激光的垂直横截面构成一个直角三角形，三束激光为该三角形的三个顶点。
大尺寸校准装置的校准过程如下激光头发射出一束激光，经分束及干涉部件分光折光后，分布成在空间相互平行的三束光(设其中未改变方向的一束光为主光路)，三束激光射向三个角锥棱镜再经棱镜反射回来，分别在相对应的干涉部件上产生干涉。当角锥棱镜组件随工作台在导轨上移动时，由于受导轨的直线度的影响，会使三支光束的光程产生变化，每支光束的光程由激光干涉仪测出，同时分别进行单路接收，经代数运算即可得到三束光光程之间的差值，再根据工作台水平支承气垫的跨距及另两束光相对主光路的阿贝臂长，经过运算即可得到水平面直线度。同样根据工作台垂直面支承气垫的跨距及另两束光相对主光路的阿贝臂长，经过运算即可垂直面直线度。总的直线度即为水平直线度与垂直直线度的矢量和。
本实用新型的集高准确度测长、测角、测直线度等功能于一体，能够完整高效地实现大尺寸测量系统全面的精确校准。并提出了一种用激光校准大尺寸测量系统直线度的新方法。


图1是本实用新型的直线度测量原理图。
图2是带有直线度分析功能的大尺寸校准装置。
图3是激光干涉测长系统原理图图4是本是本实用新型的外观示意图。
该大尺寸校准装置可对大尺寸测量系统不但能够进行测长校准还可进行直线度校准，是一种带有直线度分析的大尺寸校准装置。
以一台标准RENISHAW的ML10激光干涉仪测量系统来验证本实用新型校准直线度的能力和测长能力。
直线度按最佳线性拟合后的误差带宽给出，比对结果10米内两套系统测量直线度的差值最大为0.008mm，用本装置校准激光干涉仪的长距离直线度附件，满足JJG739-91《双频激光干涉仪工作基准检定规程》中直线度测量不确定度的要求，即“在显示值D＜1000μm内5m测量组件不确定度不低于(1％D+0.25)μm、30m测量组件不确定度不低于(2.5％D+2.5)μm”。
长度测量比对结论20米范围内，在无环境补偿的情况(缺省条件)下，长度测量精度优于±0.2±0.1L(微米)，L为测量长度，单位为米。满足JJG739-91《双频激光干涉仪工作基准检定规程》中长度测量不确定度的要求，即“长度测量不确定度不低于δ＝(0.2+0.5L)μm，式中L-测量长度，单位为米”。
权利要求1.一种带有直线度分析功能的大尺寸校准装置，包括激光发射头、分光及干涉镜和相应的接收器、角锥反射棱镜、安装角锥反射棱镜的工作台、支撑工作台的导轨系统，其特征在于该装置还有两套分光及干涉镜以及相应的接收器、角锥反射棱镜，三套分束及干涉镜和相应的接收器安装在一起构成分光及干涉镜组件，相应的三个角锥反射棱镜构成角锥反射棱镜组件，角锥反射棱镜组件安装在工作台上。
2.根据权利要求1所述的一种带有直线度分析功能的大尺寸校准装置，其特征是通过分光及干涉镜组件的激光束来自同一激光发射头。
3.根据权利要求1所述的一种带有直线度分析功能的大尺寸校准装置，其特征是由分光及干涉镜组件的发出的和接收角锥反射棱镜组件反射的三束激光平行，并且三束激光的垂直横截面构成一个直角三角形，三束激光为该三角形的三个顶点。
专利摘要一种带有直线度分析的大尺寸校准装置，主要由导轨系统、工作台、三光路双频激光干涉测长系统等组成。它以激光做光源，经分光镜组件分光折光后分布成在空间相平行的三束光，当角锥棱镜随工作台在导轨系统上移动时，由于受导轨的直线度的影响，会使三支光束的光程产生变化，利用三束光之间的光程差，可对导轨的直线度进行分析和校准，它集高准确度测长、测角、测直线度等功能于一体，能够完整高效地实现大尺寸测量系统全面精确校准。
文档编号G01B9/02GK2596321SQ0229339
公开日2003年12月31日 申请日期2002年12月24日 优先权日2002年12月24日
发明者周自力, 马骊群, 兰一兵, 王继虎, 李百源 申请人:中国航空工业总公司第三○四研究所