[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

摘要

本发明公开了一种用于检测转轴六自由度几何误差的激光测量系统及方法，系统包括：激光发射单元、六自由度误差测量单元、六自由度误差敏感单元和可安装于待测转轴的伺服跟踪单元，六自由度误差测量单元向六自由度误差敏感单元出射光，并根据出射光和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，伺服跟踪单元包括：四维调节机构，实现四维调节；固定安装在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；固定在四维调节机构上且与电机同轴旋转的安装平面，安装六自由度误差敏感单元；和根据来自六自由度误差测量单元的测量信号，控制伺服跟踪单元的控制电路。本发明可实现对转轴六自由度几何误差的同时快速测量。

主权项

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，所述六自由度几何误差包括：沿X、Y、Z三个方向平移的三个直线度误差δX、δY、δZ，绕X、Y两个坐标轴旋转的两个角度误差εX、εY，绕Z轴旋转的角度定位误差εZ；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；所述控制电路控制电机与待测转轴反方向转动；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；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；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；所述六自由度误差敏感单元包括两个光线后向反射元件和一个分光元件；所述光线后向反射元件对沿三个坐标轴平移的三个直线度误差敏感；所述两个光线后向反射元件的组合对绕X轴旋转的角度误差敏感；所述分光元件对绕Y、Z轴旋转的两个角度误差敏感。