相移干涉技术在小角度及直线度测量中的应用

　　4　导轨直线度测量实验

　　直线度误差与角度变化的关系如下式:

　　其中,L为板桥跨度,即测角采样长度。根据上述原理,我们应用Zygo GPI数字波面干涉仪对一根行程1 m的滚珠直线导轨进行了检测。测量结果如表1所示。

　　利用表1中的数据得到导轨两方向直线度误差曲线如图3所示,并利用最小二乘法对其拟合。对X方向直线度测量数据进行线性拟合,得到:

　　按照拟合直线的斜率对原始数据进行坐标旋转,得到去掉倾斜值的直线度误差数据,根据式(24)最终计算得到导轨X方向的直线度18·014μm,Y方向的直线度32·327μm。

　　5　精度分析

　　由于相移干涉仪所使用CCD的像元数为512×512,这样系统的分辨率为λ/512。当反射镜与参考镜的口径相同均为100 mm时,转换到角度测量分辨率为λ/(512×100),其中λ=0·632 8μm。在小角度测量时,tanα等于后次测量的倾斜系数减去前次测量的倾斜系数,而倾斜系数表示的是反射镜与参考镜之间的相对位置关系,与参数镜和反射镜本身的面形精度无关。这样,利用相移干涉技术的小角度测量精度只与干涉仪的重复测量精度有关,本实验中所使用干涉仪的重复测量精度优于λ/100,转换成角度测量精度为λ/(100×100)。

　　6　结论

　　本文利用相移激光干涉仪结合Zernike波面拟合技术对小角度的测量进行了探讨和研究,证明该方法用于小角度和直线度测量时,与一般方法相比,能大大提高测量分辨率和测量精度,为小角度和直线度的高精度测量提供了一条新的途径。

　　参考文献

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