基于五角棱镜的滚转角误差测量方法研究

摘要

激光多自由度误差同时测量技术是精密加工行业关注的重点，而其中的滚转角误差测量一直是多自由度测量中未能很好解决的难题之一，目前已有的测量方法或者精度较低、或者结构复杂，难以满足多自由度集成的需求。
　　本论文重点研究适用于多自由度误差同时测量系统集成的滚转角高精度光学测量方法，利用五角棱镜组实现平行双光束测量基准，以角锥棱镜作为滚转角敏感器件，通过对直线度误差的测量间接实现滚转角误差的高精度测量。系统采用带温控的半导体激光器单模光纤组件作为光源，减小了光线漂移，提高了光束准直性，保证了测量系统的稳定与精确。同时通过增大五角棱镜组的距离，实现了测量分辨率的提高。本系统结构简单、体积小巧，实时性强，便于集成多自由度同时测量系统。
　　论文完成了光路的设计、软件的优化、系统的搭建，实现了五自由度同时测量系统的集成，并通过重复性、稳定性、对比性等实验验证了其可行性，对系统存在的光束平行性误差进行了详细地理论分析。实验结果表明本系统的滚转角误差测量分辨率优于0.15arcsec。