[发明专利]三束光线两两垂直的调整方法

说明书

技术领域

本发明属于光电检测技术领域，特别涉及一种三束光线两两垂直的高精度调整。

背景技术

目前，一台典型的三轴加工中心，共有21项几何误差参数，分别是每个坐标轴的6个误差分量，加上3个坐标轴之间的垂直度误差。目前检测数控机床最常用的手段是激光干涉仪。但是激光干涉仪是单参数测量，每次安装调整只能测量一种误差分量，而每个测量过程又需要使用不同类型的测量附件和重新调整仪器，所以机床整体检测费时费力，其检测代价很高。

发明内容

本发明提供了一种具有通用性的三束光线两两垂直的调整方法，调整方便，调整精度高。

一种三束光线两两垂直的调整方法，包括以下步骤：

(1)由激光器发出的准直激光，经过第一偏振分光器得到第一垂直线偏振光和第一平行线偏振光，所述的第一垂直线偏振光透过第一λ/4波片变成第一圆偏振光，第一λ/4波片的快轴与第一垂直线偏振光的偏振方向的夹角为45°；所述的第一平行线偏振光透过第二λ/波片变成第二圆偏振光，第二λ/4波片的快轴与第一平行线偏振光的偏振方向的夹角为45°；所述第二圆偏振光经过第二偏振分光器得到第二垂直线偏振光和第二平行线偏振光，所述第二平行线偏振光经第一二维可调小平面反射镜反射后得到第三出射光束，采用光线平行调整的方法进行调整，使得第一圆偏振光、第二垂直线偏振光和第三出射光束为三束相互平行的光线，所述的三束相互平行的光线的平行误差在0.2弧秒以下；其中，第一圆偏振光为第一束平行光线，第二垂直线偏振光为第二束平行光线，第三出射光束为第三束平行光线；

本发明中的光线平行调整的方法为由匡翠方等发明人提出的名称为“一种光线平行调整的装置与方法”的中国专利申请(申请号为CN200810057053.1，公开日为2008年8月6日)所公开的平行光线调整的方法；

(2)用挡光纸板遮住第三束平行光线，在第一束和第二束平行光线的光路中，放置带有二维微调装置的第一平面反射镜和带有二维微调装置的第二平面反射镜，使得第一束平行光线经第一和第二平面反射镜两次反射后沿第二束平行光线的出射光路逆向返回，并经过第一偏振分光器90°反射，透过透镜入射到角度探测器上，同样，也使得第二束平行光线经第一和第二平面反射镜两次反射后沿第一束平行光线的出射光路逆向返回，并透过至第一偏振分光器和透镜入射到角度探测器上；其中，所述的第一和第二平面反射镜的夹角粗调为近似90°(90°±3°)；

(3)细调第一和第二平面反射镜的夹角，记录下第一束和第二束平行光线在角度探测器上的读数；重复细调操作若干次，直至第一束和第二束平行光线在角度探测器上的读数相同，此时，第一和第二平面反射镜呈90°拼接；

(4)将第一和第二平面反射镜固定后整体旋转，增加带有二维微调装置的第三平面反射镜，使第三和第一平面反射镜取代步骤(2)中的第一和第二平面反射镜，置于第一束和第二束平行光线的光路中，细调第三和第一平面反射镜的夹角，记录下第一束和第二束平行光线在角度探测器上的读数；重复细调操作若干次，直至第一束和第二束平行光线在角度探测器上的读数相同，此时，第三和第一平面反射镜呈90°拼接；将第三平面反射镜与第一和第二平面反射镜固定在一起；

(5)将固定好的第一、第二和第三平面反射镜整体旋转，使第三平面反射镜和第二平面反射镜取代步骤(2)中的第一和第二平面反射镜，置于第一束和第二束平行光线的光路中，微调第三和第二平面反射镜的夹角，记录下第一束和第二束平行光线在角度探测器上的读数；重复细调操作若干次，直至第一束和第二束平行光线在角度探测器上的读数相同，此时，第二和第三平面反射镜呈90°拼接；

至此，第一、第二和第三平面反射镜两两相互垂直构成一空心角锥棱镜；

(6)撤走遮住第三束平行光线的挡光纸板，用挡光纸板遮住第一束和第二束平行光线，旋转调整所述空心角锥棱镜的位置，使得第三束平行光线直接入射到所述空心角锥棱镜的第一平面反射镜上，第三束平行光线与其入射的平面反射镜的夹角粗调为近似90°(90°±3°)；整体旋转微调所述空心角锥棱镜的位置，使得第三束平行光线被所述空心角锥棱镜的第一平面反射镜反射后，再次被第一二维可调小平面反射镜反射，透射经过第二偏振分光器和第二λ/4波片后，再经第一偏振分光镜反射，经透镜汇聚后，在角度探测器上的读数为0；