[发明专利]多轴激光位移测量系统中干涉仪的安装偏差标定方法

摘要

多轴激光位移测量系统中干涉仪的安装偏差标定方法，所述方法是在激光干涉仪位移测量系统中，增加一个或多个冗余干涉仪。然后建立包含激光干涉仪安装偏差的位移解算方程，通过连续测量多个位置点的位移信息，得到冗余测量信息，组合形成的位移解算方程个数等于未知量个数，进而利用此方程组求解得到干涉仪的安装偏差。本发明采用冗余布置激光干涉仪方法，实现其安装偏差自标定。本发明无需借助其他更高精度的位移传感器，可解决工业应用中多轴干涉仪安装偏差难以标定的问题。

主权项

1.一种多轴激光位移测量系统中干涉仪的安装偏差标定方法，所述的多轴激光位移测量系统包括运动台(1)、安装在X向的干涉仪(301)、安装在Y向的第一干涉仪(302)和第二干涉仪(303)，其特征在于所述标定方法包括如下步骤：/n1)安装冗余干涉仪(4)，设定其为安装参考轴；并以运动台(1)的几何中心为原点建立坐标系OXYZ，坐标系X轴与冗余干涉仪(4)的光束所在方向平行；/n2)建立包含安装在X向的干涉仪(301)以及安装在Y向的第一干涉仪(302)、第二干涉仪(303)的安装偏差和冗余干涉仪(4)的三自由度位移解算模型：/n /n /n /n /n式中：/n /n其中L₁是冗余干涉仪(4)的测量值，L₂是安装在X向的干涉仪(301)的测量值，S₁是安装在Y向的第一干涉仪(302)的测量值，S₂是安装在Y向的第二干涉仪(303)的测量值，d是冗余干涉仪(4)和安装在X向的干涉仪(301)在Y方向上的安装间距，r是安装在Y向的第一干涉仪(302)和第二干涉仪(303)在X方向上的安装间距，x是运动台沿坐标系X轴的位移，y是运动台沿坐标系Y轴的位移，θ_z是运动台绕坐标系Z轴的旋转位移，a₁、b₁和b₂是中间变量，η₁是安装在X向的干涉仪(301)与坐标系X轴的安装偏差夹角，是安装在Y向的第一干涉仪(302)与坐标系Y轴的安装偏差夹角，是安装在Y向的第二干涉仪(303)与坐标系Y轴的安装偏差夹角；/n3)运动台(1)连续运动3个位置点和其中，x¹、x²和x³分别是位置点P1、P2、P3在坐标系X轴向的位移，y¹、y²和y³分别是位置点P1、P2、P3在坐标系Y轴向的位移，和分别是位置点P1、P2、P3绕坐标系Z轴的旋转位移；安装在X向的干涉仪(301)、安装在Y向的第一干涉仪(302)和第二干涉仪(303)以及冗余干涉仪(4)分别得到相应位置点的测量值，并组成如下的方程组：/n /n其中和分别是冗余干涉仪(4)在3个位置点P1，P2和P3处的测量值，和依次分别是安装在X向的干涉仪(301)、安装在Y向的第一干涉仪(302)和第二干涉仪(303)在3个位置点P1，P2和P3处的测量值；/n4)在上述步骤3)的方程组中，安装在X向的干涉仪(301)、安装在Y向的第一干涉仪(302)和第二干涉仪(303)以及冗余干涉仪(4)的测量值以及冗余干涉仪(4)和安装在X向的干涉仪(301)安装间距d、安装在Y向的第一干涉仪(302)和第二干涉仪(303)的安装间距r均为已知量，求解此方程组，得到安装偏差夹角η₁，和/n /n其中：/n /n /n /n