[发明专利]一种具有滚动角自校正功能的测量系统及方法

权利要求书

1.一种具有滚动角自校正功能的测量系统，其特征在于，包括半导体激光器(1)、第一分光棱镜(2)、第一直角反射镜(3)、第二分光棱镜(4)、第一四象限光电探测器(5)、第一聚焦透镜(6)、第二四象限光电探测器(7)、第三分光棱镜(8)、第三四象限光电探测器(9)、第二聚焦透镜(10)、第四四象限光电探测器(11)、激光测距模块(12)；

其中，半导体激光器(1)、第一分光棱镜(2)、第一直角反射镜(3)安装在固定端；第二分光棱镜(4)、第一四象限光电探测器(5)、第一聚焦透镜(6)、第二四象限光电探测器(7)、第三分光棱镜(8)、第三四象限光电探测器(9)、第二聚焦透镜(10)、第四四象限光电探测器(11)、激光测距模块(12)安装在移动端；

半导体激光器产生的光束经第一分光棱镜后将光束一分为二，其透射光射入第二分光棱镜，第二分光棱镜的透射光由第一四象限光电探测器接收，第一四象限光电探测器探测到的光斑位移作为线性平台的二维直线度误差；第二分光棱镜的反射光经第一聚焦透镜后射入第二四象限光电探测器，第二四象限光电探测器探测到的光斑位移作为线性平台的俯仰角误差和偏摆角误差；第一分光棱镜的反射光经直角反射镜反射后平行射入第三分光棱镜，其透射光射入第三四象限光电探测器，第三四象限光电探测器所测得的竖直方向直线度误差与第一四象限光电探测器所测得的竖直方向直线度误差做差分处理得到滚动角误差；第三分光棱镜的反射光经第二聚焦透镜后射入第四四象限光电探测器，与第二四象限光电探测器配合起到监测双光束不平行度的功能；激光测距模块用于实时测量固定端和移动端之间的距离来实现滚动角的补偿。

2.采用权利要求1所述具有滚动角自校正功能的测量系统的方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1，监测不平行度的变化；

当第一和第二束光在竖直方向上产生不平行度时，会导致第二四象限光电探测器(7)和第四四象限光电探测器(11)两者在竖直方向上的示数发生变化；

滚动角的值表述为：

（2）

公式(2)中，L为第一四象限光电探测器与第三四象限光电探测器的距离；y₁是第一束光在第一四象限光电探测器竖直方向上的位置；y₂是第二束光在第三四象限光电探测器竖直方向上的位置；Δy₁和Δy₂分别为由于第一束和第二束光的不平行度而产生的四象限位置读数的变化，与不平行度之间的关系表述为：

（3）

公式(3)中，θ₁和θ₂分别为第一束光和第二束光在竖直方向上产生的不平行度，其示数通过即第二四象限光电探测器(7)和第四四象限光电探测器(11)的读数监测得到；d为移动端与固定端之间的相对距离，通过激光测距模块得到；

步骤2，计算补偿后的滚动角误差；

补偿后的滚动角误差，表述为：

（4）。