[发明专利]一种大行程运动台位移测量方法

摘要

一种大行程运动台位移测量方法，该方法包括光路分配装置，位置敏感探测器阵列以及探测头阵列；所述光路分配装置生成的多束第一测量光与所述位置敏感探测器阵列按照一定的方式排布，保证所述运动台在运动区域内任意位置均至少有1束第一测量光被位置敏感探测器阵列检测到；能够判断光束是否被遮挡的所述探测头阵列可用于所述运动台位置的辅助测量；根据上述测量方案，可确定所述位置敏感探测器阵列所测的第一测量光对应的运动台位置，进而解算所述运动台位移量。本发明有效地扩大了位置敏感探测器测量范围，实现了运动台长行程位移量的测量。

主权项

1.一种大行程运动台直线位移测量方法，特征在于该方法包括：1)将光路分配装置(201)固定于运动台(101)上，所述光路分配装置(201)生成多束相互平行的第一测量光(204)，所述第一测量光(204)与水平面平行；2)将多个位置敏感探测器(301)组成线性阵列，固定于基台(102)上，所述位置敏感探测器(301)的工作面和所述基台(102)的水平面垂直；3)所述多束第一测量光(204)与所述位置敏感探测器(301)线性阵列按照一定的方式排布，使得所述运动台(101)在运动区域内至少有1束第一测量光(204)被所述位置敏感探测器(301)线性阵列检测到，所述排布方式按照如下公式计算：当所述第一测量光(204)等间距，所述位置敏感探测器(301)周期排布时，设相邻第一测量光(204)间距为τ_d，有m束第一测量光(204)，每个周期内位置敏感探测器(301)的数量为k个，位置敏感探测器(301)的测量范围为d，则满足：k≥τdd]]>当所述第一测量光(204)不等间距，所述位置敏感探测器(301)等间距排布时，设相邻位置敏感探测器(301)的间距为τ_p，有m束第一测量光(204)，位置敏感探测器(301)的测量范围为d，则满足：m≥τpd;]]>4)将多对探测头(401)组成的线性阵列固定于基台(102)上，所述多对探测头(401)发射多束相互平行的第二测量光(402)，所述探测头(401)组成的线性阵列用于检测所述第二测量光是否被所述运动台(101)遮挡，根据分布于所述运动台(101)运动区域内的所述第二测量光的遮挡情况，得到所述运动台(101)大致位置；5)沿同一方向同时布置所述位移敏感探测器(301)阵列以及所述探测头(401)线性阵列，根据所述位置敏感探测器(301)的测量结果以及探测头(401)得到的所述运动台(101)大致位置，解算出所述运动台(101)在所述方向的长行程位移量，按如下公式解算：设所述运动台(101)沿y方向做直线运动，此时位置敏感探测器(301)阵列中第n个位置敏感探测器检测到第一测量光(204)，第n个位置敏感探测器的测量原点相对于基台(102)坐标系的坐标为：(x₀，y₀，z₀)，所被检测的第一测量光(204)相对于第n个位置敏感探测器测量原点在基台(102)坐标系下的坐标为(0，y₁，z₁)，所述相邻探测头(401)的间距为τ_ω，探测头(401)阵列有ω束光被遮挡，此ω对探测头(401)y方向的中心坐标为y_ω，运动台(101)质心位于形心处，其长度为l，则探测头(401)所测量的运动台(101)质心位置误差为：且运动台(101)上发射被检测的第一测量光(204)位置与运动台(101)质心在y方向的相对位置为：y₀+y₁-y_m，其误差为：结合光路分配装置(201)的安装位置，可确定被检测到的第一测量光(204)以及其相对于运动台(101)质心的精确位置，设相对于质心的位置为(x_r，y_r，z_r)，故运动台(101)y方向位移为：y₀+y₁-y_r。