[发明专利]静压轴承主轴的回转精度测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种静压轴承主轴的回转精度测量系统，其特征在于，其包括：

标准球，标准球固定在一个静压轴承主轴上，将标准球的球心置于静压轴承主轴的中轴线上，实现随静压轴承主轴的同轴运动；

光学测量系统，包括：

激光外差干涉模块，包括双频激光发射器、第一分光棱镜、第一光电探测器，双频激光发射器位于第一分光棱镜的左侧，第一光电探测器位于第一分光棱镜的上方；双频激光发射器发射含相互垂直的第一频率偏振光和第二频率偏振光的光束，第一分光棱镜将含第一频率偏振光和第二频率偏振光的第一光束分成第二光束和第三光束，其中第二光束是一路含有第一频率偏振光与第二频率偏振光差值的参考光束，经第一分光棱镜反射到第一光电探测器上产生参考信号，参考信号用于计算相位差值，第三光束是含有第一频率偏振光与第二频率偏振光的光束且输入后面的光路和光学器件；

第二分光棱镜、第三分光棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜；

第一激光外差干涉的位移测量模组、第二激光外差干涉的位移测量模组、第三激光外差干涉的位移测量模组，第二分光棱镜、第三分光棱镜依次位于激光外差干涉模块和第一激光外差干涉的位移测量模组之间，第一激光外差干涉的位移测量模组位于激光外差干涉模块的右侧，第二激光外差干涉的位移测量模组位于激光外差干涉模块的上方，第三激光外差干涉的位移测量模组位于第一激光外差干涉的位移测量模组的侧上方，第一激光外差干涉的位移测量模组的结构、第二激光外差干涉的位移测量模组的结构、第三激光外差干涉的位移测量模组的结构都相同，第一激光外差干涉的位移测量模组、第二激光外差干涉的位移测量模组、第三激光外差干涉的位移测量模组都包括偏振分光棱镜、第四分光棱镜、第二光电探测器、第三光电探测器、第四平面反射镜、第一四分之一波片、第二四分之一波片、针孔、第一镜头、第二镜头、检偏器，从第一分光棱镜输出的第三光束依次通过第二分光棱镜和第三分光棱镜后分为三路都含有第一频率偏振光和第二频率偏振光的光束，具体是第四光束、第五光束、第六光束，第四光束输入第二激光外差干涉的位移测量模组，第五光束输入第一激光外差干涉的位移测量模组，第六光束经过第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜反射后输入第三激光外差干涉的位移测量模组；偏振分光棱镜将第四光束、第五光束、第六光束再次都分为两路，具体是第七光束和第八光束，第七光束是经过偏振分光棱镜的分光膜反射后成为仅含有第一频率偏振光的光束，第七光束经过第四分光棱镜分为都还有第一频率偏振光的第九光束和第十光束，第九光束经过第一四分之一波片和第一镜头汇聚到不停移动的被测物体表面上并被原路反射，再依次经过第一镜头、第一四分之一波片、偏振分光棱镜、检偏器到达第二光电探测器上；第十光束通过第二镜头、针孔到达第三光电探测器上作为共焦光强信号，通过此信号验证传感器安装是否正确；第八光束经过偏振分光棱镜的分光膜透射后成为仅含有第二频率偏振光的光束，该第八光束通过第二四分之一波片，并且被第四平面反射镜反射后原路返回到偏振分光棱镜，经过偏振分光棱镜的分光膜反射后经过检偏器到达第二光电探测器上，与第七光束中的第一频率偏振光发生干涉后产生测量信号；当被测物体移动时，根据测量信号的相位值细分得到光程差；

数据处理系统，静压轴承主轴旋转时，同时光学测量系统对标准球的外轮廓进行位移量采集，采集到的位移数据传到数据处理系统中，进行误差分离的计算。

2.如权利要求1所述的静压轴承主轴的回转精度测量系统，其特征在于，所述第一激光外差干涉的位移测量模组、第二激光外差干涉的位移测量模组、第三激光外差干涉的位移测量模组安装在标准球同一截面周围。

3.如权利要求1所述的静压轴承主轴的回转精度测量系统，其特征在于，所述第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第四分光棱镜都是半透半反透镜。

4.如权利要求1所述的静压轴承主轴的回转精度测量系统，其特征在于，所述偏振分光棱镜是镀有偏振膜的半透半反透镜。

5.如权利要求1所述的静压轴承主轴的回转精度测量系统，其特征在于，所述第一镜头、第二镜头都是会聚透镜。

6.如权利要求1所述的静压轴承主轴的回转精度测量系统，其特征在于，所述静压轴承主轴设有旋转编码器。