相移干涉技術(shù)在小角度及直線度測量中的應(yīng)用

　　4　導(dǎo)軌直線度測量實驗

　　直線度誤差與角度變化的關(guān)系如下式:

　　其中,L為板橋跨度,即測角采樣長度。根據(jù)上述原理,我們應(yīng)用Zygo GPI數(shù)字波面干涉儀對一根行程1 m的滾珠直線導(dǎo)軌進行了檢測。測量結(jié)果如表1所示。

　　利用表1中的數(shù)據(jù)得到導(dǎo)軌兩方向直線度誤差曲線如圖3所示,并利用最小二乘法對其擬合。對X方向直線度測量數(shù)據(jù)進行線性擬合,得到:

　　按照擬合直線的斜率對原始數(shù)據(jù)進行坐標旋轉(zhuǎn),得到去掉傾斜值的直線度誤差數(shù)據(jù),根據(jù)式(24)最終計算得到導(dǎo)軌X方向的直線度18·014μm,Y方向的直線度32·327μm。

　　5　精度分析

　　由于相移干涉儀所使用CCD的像元數(shù)為512×512,這樣系統(tǒng)的分辨率為λ/512。當反射鏡與參考鏡的口徑相同均為100 mm時,轉(zhuǎn)換到角度測量分辨率為λ/(512×100),其中λ=0·632 8μm。在小角度測量時,tanα等于后次測量的傾斜系數(shù)減去前次測量的傾斜系數(shù),而傾斜系數(shù)表示的是反射鏡與參考鏡之間的相對位置關(guān)系,與參數(shù)鏡和反射鏡本身的面形精度無關(guān)。這樣,利用相移干涉技術(shù)的小角度測量精度只與干涉儀的重復(fù)測量精度有關(guān),本實驗中所使用干涉儀的重復(fù)測量精度優(yōu)于λ/100,轉(zhuǎn)換成角度測量精度為λ/(100×100)。

　　6　結(jié)論

　　本文利用相移激光干涉儀結(jié)合Zernike波面擬合技術(shù)對小角度的測量進行了探討和研究,證明該方法用于小角度和直線度測量時,與一般方法相比,能大大提高測量分辨率和測量精度,為小角度和直線度的高精度測量提供了一條新的途徑。

　　參考文獻

　　[1]　金國藩,李景鎮(zhèn).激光測量學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1998,683-684.

　　[2]　王之江等.光學(xué)技術(shù)手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994,1118-1123.

　　[3]　朱鴻錫等.新型高精度激光干涉小角度測量儀的研究[J].計量學(xué)報,1996,17(2):89-91.

　　[4]　和田尚等.用外差莫爾條紋法對直線性的檢測[J].精密機械.1985,51(6):100-107.

　　[5]　Malacara D. Optical Shop Testing[M]. New York: JohnWiley, 1978.