[发明专利]基于衍射光栅的长行程、高精度位移测量方法

权利要求书

1.一种基于衍射光栅的长行程、高精度位移测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

双频激光器发出的激光入射到读数头中；

经过读数头中的光学元件，入射激光会形成两组测量光束，每组测量光束以满足光栅方程的利特罗角入射到测量光栅上；

当光栅沿矢量方向运动时，携带测量信息的衍射光会按原路返回；

经过读数头中的光学元件形成两路测量信号，分别被两个接收器接收，并进入信号处理系统进行位移计算；

在位移测量过程中，所述两个接收器交替进行工作，以使测量光栅在运动过程中至少有一个接收器处于工作状态，实现长行程测量，

由读数头通过集成分束棱镜、两个偏振分束棱镜、四个四分之一波片，入射光平面折转镜、两个出射光平面折转镜、两个测量光平面折转镜、测量光楔形双平面折转镜，实现两组测量光束输出，所述测量光栅包括高精度测量光栅固定导轨、三块测量光栅，测量光栅沿光栅矢量方向排列并固定于高精度测量光栅固定导轨上，每块测量光栅的长度大于两组测量光束之间的距离。

2.根据权利要求1所述的基于衍射光栅的长行程、高精度位移测量方法，其特征在于，进行位移测量的具体步骤为：

所述双频激光器出射正交线偏振光经入射光平面折转镜进入分束棱镜，经分束棱镜反射和透射后分为相同的两束光，反射光入射到偏振分束棱镜，P光经偏振分束棱镜透射，再经过四分之一波片变为右旋圆偏振光，被测量光平面折转镜折转后以利特罗角入射到测量光栅上，衍射光沿原路返回，经平面折转镜和四分之一波片后变为S光，被偏振分束棱镜反射，被分束棱镜反射的光束中的S光被偏振分束棱镜反射，再经过四分之一波片变为右旋圆偏振光，被测量光楔形双平面折转镜折转后以利特罗角入射到测量光栅上，衍射光沿原路返回，经测量光楔形双平面折转镜和四分之一波片后变为P光，被偏振分束棱镜透射，与反射光重合，经出射光平面折转镜折转后进入一个接收器，入射光中被分束棱镜透射的光束与反射类似，被另一个接收器接收，最终进入信号处理系统，

所述测量光栅包括高精度光栅固定导轨和多块光栅，多块光栅沿光栅矢量方向固定在高精度光栅固定导轨上，形成长行程测量光栅，

测量过程中的具体步骤包括：

当测量开始时，两组测量光束入射到同一块光栅上，当测量光栅移动时，所述两个接收器都可以接受到位移测量信号，经过信号处理系统后可以得出位移信息；

测量光栅继续移动，有一组测量光束入射到两光栅的接缝处，由于该位置没有光栅刻槽，所以有一个接收器接收不到位移测量信号，但是系统还可以通过另一个接收器进行位移测量；

测量光栅继续移动，两组测量光束分别入射到两个光栅上，两个接收器都可以接收到位移测量信号，经过信号处理系统后可以得出位移信息；

测量光栅继续移动，又会出现一组测量光束入射到两光栅的接缝处的情况，同样，此时系统可以通过另一个接收器进行位移测量；

测量光栅继续移动，两组测量光束入射到同一块光栅上，两个接收器都可以接受到位移测量信号，经过信号处理系统后可以得出位移信息。