1.一种导轨滚转角现场标定及测量装置,其特征在于,包括发射光束的双频激光器(1),双频激光器(1)的出射光路上设置有第一分光棱镜(2),第一分光棱镜(2)的透射光路上设置有第二分光棱镜(3),第二分光棱镜(3)的透射光路依次设置有1/4波片(6)和1/2波片(7),1/2波片(7)的透射光路上设置有用于将光束反射回1/2波片(7)的第一高反镜组,再次通过1/2波片(7)的光路上依次设置有第二偏振片(9)和第二光电探测器(10);
第一分光棱镜(2)的反射光路上设置有用于将光束反射至偏振分光棱镜(14)的第二高反镜组,偏振分光棱镜(14)上方设置有第一角锥棱镜(15),偏振分光棱镜(14)的透射光路上设置有第二角锥棱镜(16),偏振分光棱镜(14)将反射光和透射光分别经过第一角锥棱镜(15)和第二角锥棱镜(16)反射回偏振分光棱镜(14),并通过第三偏振片(17)反射至第三光电探测器(18);
第二分光棱镜(3)的反射光路上依次设置有第一偏振片(4)和第一光电探测器(5);
所述第一光电探测器(5)和第二光电探测器(10)连接相位计(11),第三光电探测器(18)连接信号处理电路(19),相位计(11)和信号处理电路(19)均连接计算机(12);
所述1/2波片(7)和第二角锥棱镜(16)均固定在旋转角位台(20)上,旋转角位台(20)固定在导轨(22)上的滑块(21)上。
2.根据权利要求1所述的一种导轨滚转角现场标定及测量装置,其特征在于,所述第一高反镜组包括呈90°设置的第一高反镜(8a)和第二高反镜(8b)。
3.根据权利要求1所述的一种导轨滚转角现场标定及测量装置,其特征在于,所述第二高反镜组包括呈90°设置的第三高反镜(13a)和第四高反镜(13b)。
4.根据权利要求1所述的一种导轨滚转角现场标定及测量装置,其特征在于,所述双频激光器(1)出射光束方向与导轨滑块(21)的运动方向平行。
5.根据权利要求1所述的一种导轨滚转角现场标定及测量装置,其特征在于,所述旋转角位台(20)的旋转轴与1/2波片(7)的入射面垂直且与第二角锥棱镜(16)的入射面平行。
6.权利要求1所述的一种导轨滚转角现场标定及测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,双频激光器(1)发出的光束经过第一分光棱镜(2),被分为反射光和透射光,第一分光棱镜(2)的透射光经过第二分光棱镜(3)后,被分为反射光和透射光,其中反射光经第一偏振片(4)后被第一光电探测器(5)接受,作为信号一;
步骤二,由第二分光棱镜(3)出射的透射光先经过1/4波片(6)和1/2波片(7)后,通过第一高反镜组进行反射,反射光再次经过1/2波片(7)后,经过第二偏振片(9),最后被第二光电探测器(10)接受,作为信号二;
步骤三,第一分光棱镜(2)的反射光路通过第二高反镜组反射后经过偏振分光棱镜(14),被分为p光和s光,其中s光和p光由偏振分光棱镜(14)反射和透射后分别经过第一角锥棱镜(15)和第二角锥棱镜(16)反射回偏振分光棱镜(14),并合成一束经过第三偏振片(17),后被第三光电探测器(18)接受,作为信号三;
步骤四,信号一和信号二通过相位计(11)鉴相得两信号的相位差变化量,并将数据传递给计算机(12);
步骤五,信号三通过信号处理电路(19)得第二角锥棱镜(16)的位移,并将数据传递给计算机(12);
步骤六,计算机(12)根据信号一和信号二的相位差变化量以及第二角锥棱镜(16)的位移计算出系统的现场放大倍数Glive;
步骤七,开始测量导轨滚转角时,将第一分光棱镜(2)移开,移动导轨滑块(21),计算机(12)即根据相位计(11)测得的两信号相位差变化量及系统现场放大倍数计算出1/2波片(7)即导轨(22)滚转角Δαlive。
7.根据权利要求6所述的一种导轨滚转角现场标定及测量装置,其特征在于:所述步骤六中,系统的现场放大倍数Glive的测量计算公式为:
其中,Δψ为导轨初始点处,旋转角位台(20)的滚转角引起的信号一和信号二的相位差变化量,由相位计(11)得到;r为旋转角位台(20)的旋转半径;Δs为旋转角位台(20)的滚转角引起的第二角锥棱镜(16)的位移,由信号处理电路(19)获得。
8.根据权利要求6所述的一种导轨滚转角现场标定及测量装置,其特征在于:所述步骤七中,导轨的滚转角Δαlive的测量计算公式为:
其中,Δψlive为导轨(21)的滚转角Δα引起的信号一和信号二的相位差变化量。