专利名称：对称双光束基准光平面发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械几何量形位误差测量领域。
目前大尺寸工件表面的平面度一般利用机床加工精度来保证，由于机床本身精度的限制很难达到高精度。平面度的传统测量方法是用水平仪准直仪等仪器进行测量，其测量精度受仪器精度及测量方法的误差限制一般低于10－6L(L代表测量长度，单位米)。特别是对大尺寸不规则平面的测量，利用上述仪器测量更为困难。
本实用新型旨在提供一种对大尺寸工件表面的平面度高精度测量仪器，特别是可用于形状复杂的大型工作表面的平面度高精度测量。
本实用新型提供一种对称双光束基准光平面发生器，可将一束光分成对称的两束光，这两束光的对称线不随原光束的角漂及扫描旋转机构摆动造成的误差而发生变化。这样，两束光的对称线扫成一不变的基准光平面。被测工件表面的被测点相对这一基准光平面的距离大小通过光电接收靶、测微仪转换成相应的电信号，再由计算机算被测表面的平面度值。
本实用新型由四块光学元件组成；其中元件［1］为一面镀有反射膜的平面镜片，元件［2］为一面镀有全反射膜的平面反射镜片，元件［3］为折射直角五棱镜，它是由一直角等腰三棱镜平行于直角面切去两45°角而成。其中［2］面镀有半透半反膜，元件［4］为斜棱镜，其两棱角分别为45°和22.5°，切去22.5°棱角的四棱镜，使元件［1］固定不动，元件［2］、［3］和［4］固定在同一框架上构成扫描头并能相对于元件［1］进行旋转，构成了对称双光束基准光平面发生器。其工作过程如图1所示，一束激光由反射镜［1］下方垂直入射经过反射镜［1］到五棱镜［3］a面使一部分光(Ⅰ)进入棱镜，另一部分光(Ⅱ)反射到反射镜［2］上，光束Ⅰ在五棱镜中经二次反射从b面射出；光束Ⅱ先后被反射镜［2］［1］反射进入四棱镜［4］从c面射出。这两束光随着元件［2］、［3］、［4］的转动而进行扫描。由于入射光束的角漂或光学元件旋转轴倾斜以及左右晃动都使两光束发生对称性变化，因而它们的对称线MN其空间位置始终保持不变，如图2所示的几种情况。这样光束Ⅰ、Ⅱ的对称线MN扫描结果形成一不变的基准平面。
使由本实用新型的测量仪器由于有效地消除了激光光束角漂及扫描头的晃动等引入的误差，使测量精度可达0.5×10－6L(L为测量点到扫描头出出光点的距离。该测量仪器的另一特点是不受被测工件尺寸表面形状的限制，却能方便快速进行测量。
图1为本实用新型结构示意图图2为本实用新型工作状态示意图图2a为光束摆动情况；图2b为扫描头摆动情况；图2c为光束平移情况。
图3为本实用新型实施例结构示意图。
其中［1］平面镜 ［2］平面全反射镜 ［3］直角五棱镜［4］为斜棱镜［5］直角棱镜 [6］底座［7］调节架 [8］内套管 ［9］、［10］支架［11］旋转［12］调节机构本实用新型的一种实施例结构如图3所示。它由激光光源，平面反射镜［1］、［2］、五棱镜［3］、斜棱镜［4］和直角棱镜［5］，以及相应固定调这机构所组成。其中底座［6］与激光光源固定在同一底板上，底座［6］内放置有直角棱镜［5］，底座侧壁有一通孔可使激光光束水平射入底座，经棱角棱镜垂直向上反射。反射镜［1］固定在调节架［7］上并超过内套管［8］与底座固定在一起，五角棱镜［3］、斜棱镜［4］，固定在同一支架［9］上，平面反射镜［2］，固定在支架［10］上，调节机构［12］可对反射镜［2］进行调整，支架［9］和支架［10］与旋转套管［11］固定，旋转套管与内套管［8］滑动配合，可带动支架［9］、［10］一起旋转。当垂直向上的激光光束通过反射镜［1］射到五角棱镜a面，其中一部分光进入五角棱角经两次反射从b面射出成为光束Ⅰ，另一部分被a面反射到反射镜［2］再经反射镜［1］射入斜棱角，最后由c面射出成为光束Ⅱ。支架回转的过程中，实现了对称两光束Ⅰ和Ⅱ水平扫描，两光束的对称线扫描构成基准光平面。
权利要求一种对称双光束基准光平面发生器，由激光光源，平面反射镜[1]、[2]、五棱镜[3]、斜棱镜[4]和直角棱镜[5]，以及相应固定调这机构所组成，其特征在于底座[6]与激光光源固定在同一底板上，底座[6]内放置有直角棱镜[5]，底座侧壁有一通孔可使激光光束水平射入底座，经棱角棱镜垂直向上反射，反射镜[1]固定在调节架[7]上并超过内套管[8]与底座固定在一起，五角棱镜[3]、斜棱镜[4]，固定在同一支架[9]上，平面反射镜[2]，固定在支架[10]上，调节机构[12]可对反射镜[2]进行调整，支架[9]和支架[10]与旋转套管[11]固定，旋转套管与内套管[8]滑动配合，可带动支架[9]、[10]一起旋转。
专利摘要一种对称双光束基准光平面发生器，属于机械几何量形位误差测量领域。本实用新型是由四块光学元件及相应的机械夹持调节机械组成。本装置可产生两束对称光束进行水平方向扫描，这两束光的对称线构成基准光平面，可用于大尺寸高精度平面度测量，特别适合形状复杂的大工件平面度测量，测量精度可达0.5×10
文档编号G01B11/24GK2050966SQ89200978
公开日1990年1月10日 申请日期1989年1月27日 优先权日1989年1月27日
发明者刘兴占, 陈博一, 梁晋文, 花国梁 申请人:清华大学