【中国发明,中国发明授权】基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法

无权-未缴年费 中国

申请号:
CN200710144880.X
专利权人:
哈尔滨工业大学
授权公告日/公开日:
2010.04.21
专利有效期:
2007.12.20-2027.12.20
技术分类:
G01:测量;测试
转化方式:
转让
价值度指数:
59.0分
价格:
面议
3133 0

发布人

哈尔滨工业大学

联系人何老师

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著录项

申请号
CN200710144880.X
申请日
20071220
公开/公告号
CN101210806A
公开/公告日
20080702
申请/专利权人
[哈尔滨工业大学]
发明/设计人
[谭立英, 马晶, 韩琦琦, 刘剑峰, 于思源, 杨玉强, 俞建杰]
主分类号
G01B11/26
IPC分类号
C12N 9/0008(2013.01) C12N 9/16
CPC分类号
C12N 9/0008(2013.01) C12N 9/16(2013.01)
分案申请地址
国省代码
黑龙江(23)
颁证日
G06T1/00
代理人
[徐爱萍]

摘要

基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法。本发明涉及测量领域,它解决了在光束发散角小、指向控制精度要求高的光学测试系统中,激光发射轴与机械基准面的夹角需要严格测出,目前并无方法对其进行测量的问题。步骤如下:首先探测被测激光发射系统出射光斑;其次安装小孔光阑;之后安装辅助光源进行反射光斑的探测;最终得出方向角度偏差和俯仰角度偏差。基于辅助光源及分光系统,利用焦平面成像法将测量精度提高到0.1μrad以上,同时最小测量范围不受成像光斑大小的限制。

法律状态

法律状态公告日 20201127
法律状态 专利权的终止
法律状态信息 未缴年费专利权终止
IPC(主分类):G01B 11/26
专利号:ZL200710144880X
申请日:20071220
授权公告日:20100421
终止日期:20191220
法律状态公告日 20100421
法律状态 授权
法律状态信息 授权
法律状态公告日 20080827
法律状态 实质审查的生效
法律状态信息 实质审查的生效
法律状态公告日 20080702
法律状态 公开
法律状态信息 公开
暂无数据

权利要求

权利要求数量(8

独立权利要求数量(1

1.基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法,其特征在 于它的步骤如下:

步骤一:探测被测激光发射系统(9)出射光斑:被测激光发射系统(9)发出 激光光束,激光光束经过长焦平行光管(1)聚焦,聚焦后被测激光光束照射在 长焦平行光管(1)出光口与焦点之间的1∶1分光器(3)上,50%被测激光光束经 分光器(3)反射聚焦于CCD探测器(4)上,并记录成像光斑位置为A(x 1,y 1), 另50%被测激光光束在成像屏(5)上成点像,通过显微CCD探测器(7)对光斑位 置进行记录;

步骤二:安装小孔光阑:关闭激光发射系统,将成像屏(5)移除,替换具 有小孔的遮光板(6),通过显微CCD探测器(7)所记录的光斑位置准确调整小孔 中心位置,使小孔位置与光斑位置重合;

步骤三:安装辅助光源(8)进行反射光斑的探测:移除显微CCD探测器(7), 替换为辅助光源(8),辅助光源(8)的光束通过小孔和长焦平行光管(1)照射到被 测机械基准面(10)上,将高精度平面镜(2)的反射面粘接于被测机械基准面(10), 长焦平行光管(1)出射光经高精度平面镜(2)反射后,将在CCD探测器(4)的光敏 面上成像,记录成像光斑位置为B(x 2,y 2);

步骤四:得出方向角度偏差和俯仰角度偏差:被测激光发射系统(9)的法 线与被测机械基准面(10)法线沿方位轴方向角度偏差α、俯仰角度偏差β分别 为:

α=(x 2-x 1)/F,β=(y 2-y 1)/F

其中F为长焦平行光管(1)的焦距。

2.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于步骤二中的调整遮光板(6)的小孔中心位置,是将小 孔置于长焦平行光管(1)的焦平面处,在显微CCD探测器(7)位置不变的情况下 监测小孔中心位置,同时进行调整,使遮光板(6)的小孔中心与被测激光发射 系统(9)发射光路成像光斑位置重合。

3.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于长焦平行光管(1)的焦距为12m,口径为400mm。

4.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于高精度平面镜(2)为口径为φ300的平面镜,面型精度 (RMS)为1/70λ。

5.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于CCD探测器(4)采用像元数被测激光发射系统 (9)95(H)×596(V)面阵式CCD摄像机。

6.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于成像屏(5)为半透明屏幕。

7.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于遮光板(6)采用针孔滤波器,小孔直径为0.1mm。

8.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于显微CCD探测器(7)为带有显微镜头的CCD相机。

1.基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量方法,其特征在 于它的步骤如下: 步骤一:探测被测激光发射系统(9)出射光斑:被测激光发射系统(9)发出 激光光束,激光光束经过长焦平行光管(1)聚焦,聚焦后被测激光光束照射在 长焦平行光管(1)出光口与焦点之间的1∶1分光器(3)上,50%被测激光光束经 分光器(3)反射聚焦于CCD探测器(4)上,并记录成像光斑位置为A(x1,y1), 另50%被测激光光束在成像屏(5)上成点像,通过显微CCD探测器(7)对光斑位 置进行记录; 步骤二:安装小孔光阑:关闭激光发射系统,将成像屏(5)移除,替换具 有小孔的遮光板(6),通过显微CCD探测器(7)所记录的光斑位置准确调整小孔 中心位置,使小孔位置与光斑位置重合; 步骤三:安装辅助光源(8)进行反射光斑的探测:移除显微CCD探测器(7), 替换为辅助光源(8),辅助光源(8)的光束通过小孔和长焦平行光管(1)照射到被 测机械基准面(10)上,将高精度平面镜(2)的反射面粘接于被测机械基准面(10), 长焦平行光管(1)出射光经高精度平面镜(2)反射后,将在CCD探测器(4)的光敏 面上成像,记录成像光斑位置为B(x2,y2); 步骤四:得出方向角度偏差和俯仰角度偏差:被测激光发射系统(9)的法 线与被测机械基准面(10)法线沿方位轴方向角度偏差α、俯仰角度偏差β分别 为: α=(x2-x1)/F,β=(y2-y1)/F 其中F为长焦平行光管(1)的焦距。 2.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于步骤二中的调整遮光板(6)的小孔中心位置,是将小 孔置于长焦平行光管(1)的焦平面处,在显微CCD探测器(7)位置不变的情况下 监测小孔中心位置,同时进行调整,使遮光板(6)的小孔中心与被测激光发射 系统(9)发射光路成像光斑位置重合。 3.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于长焦平行光管(1)的焦距为12m,口径为400mm。 4.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于高精度平面镜(2)为口径为φ300的平面镜,面型精度 (RMS)为1/70λ。 5.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于CCD探测器(4)采用像元数被测激光发射系统 (9)95(H)×596(V)面阵式CCD摄像机。 6.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于成像屏(5)为半透明屏幕。 7.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于遮光板(6)采用针孔滤波器,小孔直径为0.1mm。 8.根据权利要求1所述的基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴 度测量方法,其特征在于显微CCD探测器(7)为带有显微镜头的CCD相机。

说明书

技术领域

技术领域

本发明涉及测量领域,具体涉及基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面 同轴度测量方法。

背景技术

背景技术

将激光发射系统安装于机械承载平台时,要求其激光发射轴与承载平台的 基准面法线精确对准,这就要求在安装过程中可对激光发射轴与机械基准面同 轴度进行高精度测量。目前大多数光学系统对光学轴与机械轴间的角度差要求 并不严格,不需要对其间的差异进行精度测量。但对于光束发散角小、指向控 制精度要求高的光学测试系统,其激光发射轴与机械基准面的夹角需要严格测 出,目前并无方法对其进行测量。

发明内容

发明内容

本发明为了解决在光束发散角小、指向控制精度要求高的光学测试系统 中,激光发射轴与机械基准面的夹角需要严格测出,目前并无方法对其进行测 量的问题,而提出了一种基于辅助光源的激光发射轴与机械基准面同轴度测量 方法。

本发明的步骤如下:

步骤一:探测被测激光发射系统9出射光斑:被测激光发射系统9发出激 光光束,激光光束经过长焦平行光管1聚焦,聚焦后被测激光光束照射在长焦 平行光管1出光口与焦点之间的1∶1分光器3上,50%被测激光光束经分光 器3反射聚焦于CCD探测器4上,并记录成像光斑位置为A(x1,y1),另50% 被测激光光束在成像屏5上成点像,通过显微CCD探测器7对光斑位置进行 记录;

步骤二:安装小孔光阑:关闭激光发射系统,将成像屏5移除,替换具有 小孔的遮光板6,通过显微CCD探测器7所记录的光斑位置准确调整小孔中 心位置,使小孔位置与光斑位置重合;

步骤三:安装辅助光源8进行反射光斑的探测:移除显微CCD探测器7, 替换为辅助光源8,辅助光源8的光束通过小孔和长焦平行光管1照射到被测 机械基准面10上,将高精度平面镜2的反射面粘接于被测机械基准面10,长 焦平行光管1出射光经高精度平面镜2反射后,将在CCD探测器4的光敏面 上成像,记录成像光斑位置为B(x2,y2);

步骤四:得出方向角度偏差和俯仰角度偏差:被测激光发射系统9的法线 与被测机械基准面10法线沿方位轴方向角度偏差α、俯仰角度偏差β分别为:

α=(x2-x1)/F,β=(y2-y1)/F

其中F为长焦平行光管1的焦距。

本发明提出了应用于高精度光学测试系统中,激光发射轴与机械基准面同 轴度进行精确测量的方法。基于辅助光源及分光系统,利用焦平面成像法将测 量精度提高到0.1μrad以上,当长焦平行光管的焦距为12m时,测量位置偏差 为1μm,测量精度为0.083μrad。同时最小测量范围不受成像光斑大小的限制。

附图说明

附图说明

图1是步骤一中装置结构示意图;图2是步骤二中装置结构示意图;图3 是步骤三中装置结构示意图;图4是50%被测激光光束聚焦于CCD探测器4 上成像光斑位置A的效果图;图5是高精度平面镜2反射在CCD探测器4上 成像光斑位置B的效果图。

具体实施方式

具体实施方式

具体实施方式一:结合图1~5说明本实施方式,本实施方式的步骤如 下:

步骤一:探测被测激光发射系统9出射光斑:被测激光发射系统9发出激 光光束,激光光束经过长焦平行光管1聚焦,聚焦后被测激光光束照射在长焦 平行光管1出光口与焦点之间的1∶1分光器3上,50%被测激光光束经分光 器3反射聚焦于CCD探测器4上,并记录成像光斑位置为A(x1,y1),另50% 被测激光光束在成像屏5上成点像,通过显微CCD探测器7对光斑位置进行 记录;

步骤二:安装小孔光阑:关闭激光发射系统,将成像屏5移除,替换具有 小孔的遮光板6,通过显微CCD探测器7所记录的光斑位置准确调整小孔中 心位置,使小孔位置与光斑位置重合;

步骤三:安装辅助光源8进行反射光斑的探测:移除显微CCD探测器7, 替换为辅助光源8,辅助光源8地光束通过小孔和长焦平行光管1照射到被测 机械基准面10上,将高精度平面镜2的反射面粘接于被测机械基准面10,长 焦平行光管1出射光经高精度平面镜2反射后,将在CCD探测器4的光敏面 上成像,记录成像光斑位置为B(x2,y2);

步骤四:得出方向角度偏差和俯仰角度偏差:被测激光发射系统9的法线 与被测机械基准面10法线沿方位轴方向角度偏差α、俯仰角度偏差β分别为:

α=(x2-x1)/F,β=(y2-y1)/F

其中F为长焦平行光管1的焦距。

具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤二中的 调整遮光板6的小孔中心位置,是将小孔置于长焦平行光管1的焦平面处,在 显微CCD探测器7位置不变的情况下监测小孔中心位置,同时进行调整,使 遮光板6的小孔中心与被测激光发射系统9发射光路成像光斑位置重合。其它 组成和步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一不同点在于长焦平行光 管1的焦距为12m,口径为400mm。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一不同点在于高精度平面 镜2为口径为φ300的平面镜,面型精度(RMS)为1/70λ。其它组成和步骤与具 体实施方式一相同。

具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一不同点在于CCD探测 器4采用像元数被测激光发射系统995(H)×596(V)面阵式CCD摄像机。其它 组成和步骤与具体实施方式一相同。选用敏通公司生产的MTV-1801。

具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一不同点在于成像屏5为 半透明屏幕。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一不同点在于遮光板6采 用针孔滤波器,小孔直径为0.1mm。其它组成和步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一不同点在于显微CCD 探测器7为带有显微镜头的CCD相机。其它组成和步骤与具体实施方式一相 同。

价值度评估

技术价值

经济价值

法律价值

0 0 0

59.0

0 50 75 100
0~50 50~75 75~100 价值较低 中等价值 价值较高

专利价值度是通过科学的评估模

型对专利价值进行量化的结果,

基于专利大数据针对专利总体特

征指标利用计算机自动化技术对

待评估专利进行高效、智能化的

分析,从技术、经济和法律价值

三个层面构建专利价值评估体

系,可以有效提升专利价值评估

的质量和效率。

总评:59.0


该专利价值中等 (仅供参考)

        该专利的技术、经济、法律价值经系统自动评估后的总评得分处于平均水平,可以重点研究利用其技术价值,根据法律价值的评估结果选择合适的使用借鉴方式。
        本专利文献中包含【1 个技术分类】,从一定程度上而言上述指标的数值越大可以反映出所述专利的技术保护及应用范围越广。 【被引用次数3 次】专利被引次数越多越能能够体现出该专利在相关技术领域研发中所发挥的基础性作用,代表着专利公开的内容有更多的产业利用价值。 【专利权的维持时间13 年】专利权的维持时间越长,其价值对于权利人而言越高。

技术价值    33.0

该指标主要从专利申请的著录信息、法律事件等内容中挖掘其技术价值,专利类型、独立权利要求数量、无效请求次数等内容均可反映出专利的技术性价值。 技术创新是专利申请的核心,若您需要进行技术借鉴或寻找可合作的项目,推荐您重点关注该指标。

部分指标包括:

授权周期(发明)

28 个月

独立权利要求数量

0 个

从属权利要求数量

0 个

说明书页数

3 页

实施例个数

0 个

发明人数量

7 个

被引用次数

3 次

引用文献数量

3 个

优先权个数

0 个

技术分类数量

1 个

无效请求次数

0 个

分案子案个数

0 个

同族专利数

0 个

专利获奖情况

保密专利的解密

经济价值    7.0

该指标主要指示了专利技术在商品化、产业化及市场化过程中可能带来的预期利益。 专利技术只有转化成生产力才能体现其经济价值,专利技术的许可、转让、质押次数等指标均是其经济价值的表征。 因此,若您希望找到行业内的运用广泛的热点专利技术及侵权诉讼中的涉案专利,推荐您重点关注该指标。

部分指标包括:

申请人数量

1

申请人类型

院校

许可备案

0 次

权利质押

0 次

权利转移

0 个

海关备案

法律价值    19.0

该指标主要从专利权的稳定性角度评议其价值。专利权是一种垄断权,但其在法律保护的期间和范围内才有效。 专利权的存续时间、当前的法律状态可反映出其法律价值。故而,若您准备找寻权属稳定且专利权人非常重视的专利技术,推荐您关注该指标。

部分指标包括:

存活期/维持时间

13

法律状态

无权-未缴年费