相移干涉技術(shù)在小角度及直線(xiàn)度測量中的應用

　　4　導軌直線(xiàn)度測量實(shí)驗

　　直線(xiàn)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(cháng)度。根據上述原理,我們應用Zygo GPI數字波面干涉儀對一根行程1 m的滾珠直線(xiàn)導軌進(jìn)行了檢測。測量結果如表1所示。

　　利用表1中的數據得到導軌兩方向直線(xiàn)度誤差曲線(xiàn)如圖3所示,并利用最小二乘法對其擬合。對X方向直線(xiàn)度測量數據進(jìn)行線(xiàn)性擬合,得到:

　　按照擬合直線(xiàn)的斜率對原始數據進(jìn)行坐標旋轉,得到去掉傾斜值的直線(xiàn)度誤差數據,根據式(24)最終計算得到導軌X方向的直線(xiàn)度18·014μm,Y方向的直線(xiàn)度32·327μm。

　　5　精度分析

　　由于相移干涉儀所使用CCD的像元數為512×512,這樣系統的分辨率為λ/512。當反射鏡與參考鏡的口徑相同均為100 mm時(shí),轉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(shí),tanα等于后次測量的傾斜系數減去前次測量的傾斜系數,而傾斜系數表示的是反射鏡與參考鏡之間的相對位置關(guān)系,與參數鏡和反射鏡本身的面形精度無(wú)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測量精度有關(guān),本實(shí)驗中所使用干涉儀的重復測量精度優(yōu)于λ/100,轉換成角度測量精度為λ/(100×100)。

　　6　結論

　　本文利用相移激光干涉儀結合Zernike波面擬合技術(shù)對小角度的測量進(jìn)行了探討和研究,證明該方法用于小角度和直線(xiàn)度測量時(shí),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(xiàn)度的高精度測量提供了一條新的途徑。

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