滚转角测量中直角棱镜相位损失及解决方法.pdf

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1、第48卷第9期西安交通大学学报Vo1．48NO．92014年9月JOURNALOFXI’AN儿AOTONGUNIVERSITYSep．2O14DOI：10．7652／xjtuxb201409019滚转角测量中直角棱镜相位损失及解决方法李朝辉，王昭，黄军辉，汤善治。，郭俊杰。(1．西安交通大学机械工程学院，710049，西安；2．陕西恒通智能机器有限公司，710049，西安)摘要：在利用正交偏振光外差干涉相位法测量数控机床滚转角误差的过程中，发现反射元件直角棱镜造成的相位损失对系统分辨率产生了不可忽略的影响，通过琼斯矩阵运算，量

2、化了该相位损失对实验结果的影响，并进行了实验验证；同时，针对相位损失问题，提出了基于高反膜相长干涉原理的解决方法。结果表明：直角棱镜引入的相位损失使测量系统在灵敏区的放大倍数降低了4O．7，而基于平面反射镜的解决方案基本消除了相位损失对测量系统分辨率的影响；滚转角误差引起的相位变化幅度由原来的55．8。上升到使用平面反射镜时的349．2。，与参考实验数据358．5。的变化幅度十分接近，从而证明了应用高反膜相长干涉原理解决相位损失问题的可行性。该原理和方法同时为解决全反射导致的光学相位变化问题提供了理论依据和解决思路。关键词：滚

3、转角；直角棱镜；相位损失；相长干涉；平面反射镜中图分类号：TH741．2文献标志码：A文章编号：0253—987X(2014)09—0112—05PhaseLossofRight-AnglePrisminRollAngleMeasurementandItsSolutionLIZhaohui，WANGZhao，HUANGJunhui，TANGShanzhi。，GUOJunjie(1．SchoolofMechanicalEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’ai1710049，China；2

4、．ShaanxiHengtongIntelligentMachinesCo．Ltd．，Xi’an710049，China)Abstract：Thephaselosscausedbytheright—angleprismseriouslyaffectstheresolutionoftherollanglemeasurementsystembasedontheextrapolationinterferencemethod．TheinfluencewasquantifiedwithJonesmatrixandthenexperime

5、ntallyverified．Aschemebasedontheconstructiveinterferenceofthehigh—reflectionfilmswasalsoproposedtosolvethisproblem．Theresultsindicatedthattheamplificationfactorinthesensitiveareawasreducedbv4O．7％duetothephaseloss；Usingtwoplanemirrorsperpendiculartoeachothertoreplace

6、theright—angleprismcouldbasicallyeliminatetheeffectsontheresolutionoftherollanglemeasurementsystemcausedbyphaseloss．Thephaserangewasincreasedto349．2。from55．8。whentheright—angleprismwasreplacedbytheplanmirrors。whichisclosetothereferencedata358．5。andhencethefeasibilit

7、yusingconstructiveinterferenceprincipleofhigh—reflectionfilmstosolvephaselosswasproved．Thismethodandtheorycanalsoprovideatheoreticalbasisandsolutionthoughtsfortheopticalphaselossinducedbytotalreflection．Keywords：rollangle；right—angleprism；phaseloss；constructiveinter

8、ference；planmirror机床滚转角的测量在机床误差检测中是一个棘手的问题，目前基于正交偏振光的测量方法研究比收稿日期：2013—12—31。作者简介：李朝辉(1989一)，男，硕士生；王昭(通信作者)，女，教授，博士生导师基金项目：国家科技重大专项资助项目(2O1