基于干涉条纹的激光准直技术的检测系统

引言

    准直技术在现代科技和生产中得到了极其广泛的应用〔}7。在大型机械零部件轴孔同轴度、同心度测量中，尺寸和形位误差的测量对于提高设备的制造及安装精度、工作效率和延长工作寿命是至关重要的。而高精度测量的技术关键和难点在于需建立长跨距的测量基准线，利用激光束良好的相干性、高亮度和很好的方向性，可以用来作准直参考线，可实现大孔同轴度的高精度测量fzl。

    直线度误差的定义为被测实际轮廓线对理想直线的变动量。按照定义，只要选用一条标准直线作为理想直线，被测实际轮廓线与之相比，就可以确定直线度误差的大小。直线度误差常用的测量方法可分成两大类:一类是与测量基准进行比较的测量方法。如用激光准直仪、激光平面干涉仪、刀口尺、标准平板等方法进行直接测量。另一类无基准的测量方法，如被检表面互比法，通过几个面的互相比较来确定工件是否合

格。作者介绍的基于干涉条纹的激光准直技术，使用的是具有5000个像元的线阵CCD，并且像元尺寸为7μm x 7μm，因此，可以测量二轴方向上30mm范围内的位移变化。测量长度最远可达14m，如果将光源换成性能更加稳定或者功率更高的激光器，测量距离可以更长。

1工作原理和结构

1.1光学原理

    如图1的楔形平板干涉中，从光源5中心发出经光楔板上下表面反射的两束光交于定域面上某点p，这两束相干光在尸点产生的光程差为:

式中，几为楔形平板的折射率;几‘为周围介质的折射率。

在实际应用的干涉系统中，楔形平板的厚度一般都很小，且楔角也不大，可近似用平行平板的光程差公式来代替

式中，h是楔形平板B点厚度;Bz是人射光在A点处的折射角。

对于折射率均匀的楔形平板，干涉条纹平行于楔棱。由以上分析可知，只要固定楔形平板的位置，其产生的等厚干涉条纹间距和位置就不会发生变化，利用这一干涉光作为准直测量的基准，通过光电转换器件将光信号转化成电信号，便可测得接收靶在被测导轨上任意一点时干涉条纹照射在接收靶上的位置。

1.2系统原理

系统工作原理及其组成简图如图2所示，利用楔形平板上下两表面的反射作用，将一束经准直扩束后人射的激光分解为交角2a的交叉光束[’]，该两束光为可干涉的平行光束。在两束平行激光束交叉的范围内便产生等厚干涉，在与中心轴垂直的平面上就可以观察到与楔棱平行的干涉条纹。