激光无导轨精密测量及定位系统的研究

【摘要】：长度测量(又称位移测量)是机械行业测量中最基本、最重要的测量。在长度测量中,公认精度最高的基准是光的波长。以激光波长为长度基准进行位移测量,通常只能采用干涉法或衍射法,沿光的传播方向进行大尺寸的长度测量或定位测量仅能使用干涉法。该方法要求干涉光路不能中断,为此,光波干涉测量仪器沿测量运动方向都配有高精度机械导轨。导轨的长度取决于测量任务要求的量程。这一要求使激光干涉测长量程大的特点受到局限。 利用激光干涉技术在获得高精度的同时,降低对导轨的依赖,甚至不用导轨完成测量,是本课题的基本出发点和研究重点,也是本课题研究的目的。 主要研究工作及创新点如下: 1、通过对干涉测量基本特性的研究,结合对实用干涉测量仪——外差式双频激光干涉仪工作原理和测量系统的深入分析,研究了测量系统内可能实现“动态跟踪”的两种方法,提出了“激光束跟踪”和“靶镜跟踪”的方法。 2、对不同的跟踪方案,从跟踪速度、技术难度、实用性等方面进行理论分析和实验研究,提出一种外置式跟踪定位测量系统的技术方 西安理工大学博士学位论文 法,并进行了开发研究,取得了预期的研究结果。 3、针对测量任务的需要、工况与可行性,提出了“悬丝导航、靶 镜跟踪”的方法,并进行的理论和实验研究,取得了预期的效果。 4、提出了一种“双悬丝基准”的导航方法和系统方案,推导出用 双丝间距表示单丝悬垂量的关系。通过实验研究,验证了方法的可行性。 5.对多波丧激光绝对距离干涉测量技术的原理和研究现状及相关 的问题进行了较为深入细致的探讨,并提出了作者的见解和看法。 关键词:无导轨测量,跟踪测量,激光干涉,虚拟导轨 论文的研究得到了西安市科技攻关项目《无导轨精密测量、定位技 术研究》(项目编号:102一220291)的资助。