[发明专利]用于测量转轴六自由度几何误差的激光测量系统及方法

权利要求书

1.一种用于测量转轴六自由度几何误差的激光测量系统，该激光测量系统包括激光发射单元、六自由度误差测量单元和六自由度误差敏感单元，所述六自由度误差测量单元向所述六自由度误差敏感单元出射光，并根据出射光和所述六自由度误差敏感单元的反射光与后向反射光生成测量信号，

其特征在于，该激光测量系统进一步包括可安装于待测转轴的伺服跟踪单元，其包括

四维调节机构，用于对所述伺服跟踪单元实现四维调节；

固定安装在所述四维调节机构上的电机；

用于测量电机旋转角度的角度测量传感器；

固定在所述四维调节机构上且与所述电机同轴旋转的安装平面，用于安装所述六自由度误差敏感单元；和

用于根据来自所述六自由度误差测量单元的测量信号，控制所述伺服跟踪单元的控制电路。

2.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，所述控制电路控制四维调节机构使得所述伺服跟踪单元可沿Y轴和沿Z轴平动，并使得所述伺服跟踪单元可绕X轴和绕Y轴的旋转。

3.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，

所述四维调节机构包括二维平动调节机构，用于受控制电路控制调节所述伺服跟踪单元沿Y轴和沿Z轴平移；并包括二维角度调节机构，用于调节所述伺服跟踪单元绕X轴和绕Y轴旋转；或者，

所述四维调节机构包括两个一维平动调节机构，用于受控制电路控制调节所述伺服跟踪单元分别沿Y轴和沿Z轴平移；并包括两个一维角度调节机构用于调节所述伺服跟踪单元分别绕X轴和绕Y轴旋转。

4.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，所述控制电路控制电机与待测转轴反方向转动。

5.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，所述六自由度误差测量单元向所述六自由度误差敏感单元出射线偏振光，并根据由所述六自由度误差敏感单元反射回的线偏振光生成测量信号。

6.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，该激光测量系统进一步包括数据处理单元，用于根据待测转轴设定的转动角度、角度测量传感器测量的电机转动角度和所述测量信号计算待测转轴转动时的六自由度几何误差。

7.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，所述六自由度误差测量单元包括：

用于反射并透射入射激光束的分光元件；

用于感测来自所述六自由度误差敏感单元的第一反射光的第一光电探测器；

用于感测来自所述六自由度误差敏感单元的第一后向反射光的第二光电探测器；

用于感测来自所述六自由度误差敏感单元的第二后向反射光的第三光电探测器；

用于感测所述分光元件的透射光与所述六自由度误差敏感单元的第二后向反射光的干涉光的第四光电探测器；和

用于感测所述分光元件的反射光的第五光电探测器。

8.根据权利要求1所述的激光测量系统，其特征在于，所述角度测量传感器固定为与所述电机同轴旋转。

9.一种利用如权利要求1所述激光测量系统测量转轴六自由度几何误差的激光测量方法，其特征在于，该方法包括：

将六自由度误差敏感单元安装于伺服跟踪单元的安装平面，

控制电路根据来自所述六自由度误差测量单元的测量信号控制四维调节机构，使所述六自由度误差测量单元向所述六自由度误差敏感单元的出射光束与所述六自由度误差敏感单元的反射光束对中，并使所述出射光束与所述反射光束的夹角趋于零。

10.根据权利要求9所述的测量转轴六自由度几何误差的激光测量方法，其特征在于，该方法进一步包括：

控制电机与所述待测转轴反方向转动使来自所述六自由度误差敏感单元的第一反射光位于六自由度误差测量单元的光敏面所在的空间直角坐标系Y轴中心线上，测量所述电机转动的角度；

根据待测转轴设定的转动角度、测量得到的电机转动角度和所述测量信号计算待测转轴转动时的六自由度几何误差。