PL241303B1 - Method for measuring angular deviations of a laser beam and the optical system for measuring angular micro-deviations of a laser beam - Google Patents

Method for measuring angular deviations of a laser beam and the optical system for measuring angular micro-deviations of a laser beam Download PDF

Info

Publication number
PL241303B1
PL241303B1 PL424588A PL42458818A PL241303B1 PL 241303 B1 PL241303 B1 PL 241303B1 PL 424588 A PL424588 A PL 424588A PL 42458818 A PL42458818 A PL 42458818A PL 241303 B1 PL241303 B1 PL 241303B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
polarization
light
micro
laser beam
laser
Prior art date
Application number
PL424588A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL424588A1 (en
Inventor
Marek Dobosz
Michał JANKOWSKI
Kowski Michał Jan
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL424588A priority Critical patent/PL241303B1/en
Publication of PL424588A1 publication Critical patent/PL424588A1/en
Publication of PL241303B1 publication Critical patent/PL241303B1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Sposób pomiaru odchyleń kątowych wiązki laserowej, za pomocą jednoosiowego czujnika mikro-odchyleń kątowych (7), w którym za pomocą lasera (1) generuje się spolaryzowaną liniowo wiązkę światła (8) i kieruje się ją do jednoosiowego czujnika mikro-odchyleń (7), cechuje się tym, że pomiar odbywa się dwuetapowo a wyemitowaną przez laser (1) wiązkę (8) przepuszcza się przez nastawny rotator (3) polaryzacji światła. W pierwszym etapie nastawny rotator (3) polaryzacji ustawia się na pierwszą polaryzację, a następnie wiązkę o pierwszej polaryzacji wprowadza się do polaryzacyjnego elementu światłodzielącego (2), do drugiego elementu światłodzielącego (4) oraz do czujnika mikro-odchyleń kątowych (7) i dokonuje się pomiaru odchylenia w pierwszej płaszczyźnie. W drugim etapie ustawia się nastawny rotator (3) polaryzacji światła na drugą polaryzację różniącą się od pierwszej o 90 stopni i wiązkę o drugiej polaryzacji kieruje się do elementu światłodzielącego (2) a następnie do elementu (5) obracającego płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej, do drugiego elementu światłodzielącego (4) oraz do czujnika mikro-odchyleń kątowych (7) i wykonuje się pomiar odchylenia w drugiej płaszczyźnie. Układ optyczny do pomiaru mikro-odchyleń kątowych wiązki laserowej zwłaszcza błędów rotacyjnych, wyposażony w laser (1) emitujący wiązkę światła laserowego prowadzonego w torze optycznym do jednoosiowego czujnika mikro-odchyleń kątowych (7) cechuje się tym, że w torze optycznym, na drodze wiązki światła znajduje się nastawny rotator (3) polaryzacji światła, za którym znajduje się pierwszy element światłodzielący (2) wrażliwy na polaryzację i w zależności od niej kierujący wiązkę do pierwszej lub do drugiej gałęzi toru, które to gałęzie toru łączą się w drugim elemencie światłodzielącym (4) wrażliwym na polaryzację, przy czym w jednej z gałęzi znajduje się element (5) obracający płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej.A method of measuring angular deviations of a laser beam using a uniaxial micro-angular deviation sensor (7), in which a linearly polarized light beam (8) is generated by a laser (1) and directed to a uniaxial micro-deviation sensor (7), It is characterized by the fact that the measurement takes place in two stages and the beam (8) emitted by the laser (1) is passed through an adjustable rotator (3) of light polarization. In the first step, the adjustable polarization rotator (3) is set to the first polarization, and then the beam with the first polarization is introduced to the polarization lighter (2), to the second lighter (4), and to the micro-angular deviation sensor (7). the deviation measurement in the first plane. In the second stage, the adjustable rotator (3) of the light polarization is set to the second polarization differing from the first by 90 degrees and the beam with the second polarization is directed to the light splitting element (2) and then to the element (5) rotating the plane of angular deviations of the laser beam, to the second light splitter (4) and to the micro-angular deviation sensor (7) and a measurement of the deviation in the second plane is made. The optical system for measuring the micro-angular deviations of the laser beam, especially rotational errors, equipped with a laser (1) emitting a beam of laser light guided in the optical path to the uniaxial micro-angular deviation sensor (7) is characterized by the fact that in the optical path, along the beam path there is an adjustable rotator (3) of light polarization, behind which there is the first light splitting element (2) sensitive to polarization and, depending on it, directing the beam to the first or second branch of the path, which path branches join in the second light splitting element (4 ) sensitive to polarization, one of the branches has an element (5) that rotates the plane of angular deviations of the laser beam.

Description

PL 241 303 B1PL 241 303 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do pomiaru mikro-odchyleń kątowych wiązki laserowej a zwłaszcza błędów rotacyjnych maszyn zwłaszcza elementu/zespołu, który porusza się wzdłuż osi wiązki laserowej i odchyleń kątowych ruchomego elementu względem wiązki laserowej.The subject of the invention is a method and a system for measuring the micro-angular deviations of a laser beam, especially machine rotation errors, especially of an element / unit that moves along the axis of the laser beam and the angular deviations of a moving element relative to the laser beam.

Odchyłki kątowe wiązki laserowej definiuje się jako tzw. pointing stability natomiast odchyłki kątowe elementu poruszającego się wzdłuż osi definiuje się jako tzw. błędy rotacyjne.The angular deviations of the laser beam are defined as the so-called pointing stability, while angular deviations of an element moving along the axis are defined as the so-called rotational errors.

Z opisu patentowego PL 219676 znany jest sposób pomiaru mikro odchyleń kątowych względem wiązki laserowej, w którym wiązkę lasera rozdziela się na dwie wiązki w układzie powierzchni odbijających. Po odbiciu wiązek łączy się je ponownie we wspólnym kierunku propagacji tak, że interferują ze sobą tworząc obraz prążków interferencyjnych rejestrowanych przez fotodetektor czuły na zmianę okresu prążków. Ilość tych powierzchni odbijających dla obu wiązek różni się o liczbę nieparzystą. Szukane odchylenie kątowe wyznacza się na podstawie zarejestrowanej przez fotodetektor zmiany okresu prążków interferujących ze sobą wiązek.The patent description PL 219676 discloses a method of measuring micro angular deviations in relation to a laser beam, in which the laser beam is split into two beams in the pattern of reflecting surfaces. After the beams are reflected, they are combined again in a common direction of propagation so that they interfere with each other, creating an image of interference fringes registered by the photodetector sensitive to the change of the fringe period. The number of these reflecting surfaces for both beams differs by an odd number. The sought angular deviation is determined on the basis of the change in the period of the fringes of the interfering beams recorded by the photodetector.

Znany z opisu patentowego PL 219676 układ interferometryczny do pomiaru odchyleń kątowych wiązki laserowej mierzy odchylenia jedynie wokół jednej osi - w jednej płaszczyźnie. Taki czujnik określa się terminem „jednoosiowy”.The interferometric system known from the patent description PL 219676 for measuring angular deviations of a laser beam measures deviations only around one axis - in one plane. Such a sensor is referred to as "uniaxial".

Celem wynalazku jest opracowanie rozwiązania umożliwiającego pomiary mikro-odchyleń kątowych wiązki laserowej przy pomocy pojedynczego czujnika mikro-odchyleń (dowolnego typu) wokół dwóch prostopadłych osi a w szczególności przemieszczających się zespołów, elementów lub maszyn.The aim of the invention is to provide a solution enabling the measurement of micro-angular deviations of a laser beam with a single micro-deviation sensor (of any type) around two perpendicular axes, and in particular moving assemblies, elements or machines.

Sposób pomiaru odchyleń kątowych wiązki laserowej, za pomocą jednoosiowego czujnika mikroodchyleń kątowych, w którym za pomocą lasera generuje się spolaryzowaną liniowo wiązkę światła i kieruje się ją do jednoosiowego czujnika mikro-odchyleń, zgodnie z wynalazkiem cechuje się tym, że pomiar odbywa się dwuetapowo a wyemitowaną przez laser wiązkę przepuszcza się przez nastawny rotator polaryzacji światła. W pierwszym etapie nastawny rotator polaryzacji ustawia się na pierwszą polaryzację, a następnie wiązkę o pierwszej polaryzacji wprowadza się do pierwszego polaryzacyjnego elementu światłodzielącego, do drugiego polaryzacyjnego elementu światłodzielącego oraz do czujnika mikro-odchyleń kątowych i dokonuje się pomiaru odchylenia w pierwszej płaszczyźnie. W drugim etapie ustawia się nastawny rotator polaryzacji światła na drugą polaryzację różniącą się od pierwszej o 90 stopni i wiązkę o drugiej polaryzacji kieruje się do pierwszego elementu światłodzielącego a następnie do elementu obracającego płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej, do drugiego polaryzacyjnego elementu światłodzielącego oraz do czujnika mikro-odchyleń i wykonuje się pomiar odchylenia wiązki w drugiej płaszczyźnie.The method of measuring angular deviations of a laser beam by means of a uniaxial micro-angular deviation sensor, in which a linearly polarized light beam is generated by a laser and directed to a uniaxial micro-deviation sensor, according to the invention, the measurement is carried out in two stages and the emitted through the laser, the beam is passed through an adjustable light polarization rotator. In a first step, the adjustable polarization rotator is aligned to the first polarization, and then the beam with the first polarization is introduced into the first polarization light splitter, into the second polarizing light splitter, and into a micro-angle sensor, and the deviation in the first plane is measured. In the second stage, the adjustable rotator of the light polarization is set to the second polarization different from the first by 90 degrees and the beam with the second polarization is directed to the first light splitter, and then to the element rotating the plane of angular deviations of the laser beam, to the second polarizing light splitter and to the micro sensor. - deviations and a measurement of the beam deflection in the second plane is made.

Korzystnie w torze optycznym przed rotatorem polaryzacji umieszcza się zwierciadło zamocowane na ruchomym elemencie.Preferably, a mirror mounted on the moving element is placed in the optical path in front of the polarization rotator.

Korzystnie nastawny rotator ustawia się za pomocą elektronicznego układu sterującego.Preferably the adjustable rotator is positioned by means of an electronic control system.

Układ optyczny do pomiaru mikro-odchyleń kątowych wiązki laserowej zwłaszcza błędów rotacyjnych, wyposażony w laser emitujący wiązkę światła laserowego prowadzonego w torze optycznym do jednoosiowego czujnika mikro-odchyleń kątowych, zgodnie z wynalazkiem cechuje się tym, że w torze optycznym, na drodze wiązki światła znajduje się nastawny rotator polaryzacji światła, za którym znajduje się pierwszy polaryzacyjny element światłodzielący i w zależności od niej kierujący wiązkę do pierwszej lub do drugiej gałęzi toru, które to gałęzie toru łączą się w drugim elemencie światłodzielącym wrażliwym na polaryzację, przy czym w jednej z gałęzi znajduje się element obracający płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej.Optical system for measuring the micro-angular deviations of a laser beam, in particular rotational errors, equipped with a laser emitting a laser light beam guided in an optical path to a uniaxial micro-angular deviation sensor, according to the invention is characterized in that in the optical path, in the path of the light beam, there is an adjustable light polarization rotator, behind which is the first polarizing light splitter and, depending on it, directs the beam to the first or second path branch, which path branches join in the second polarization-sensitive light divider, with one of the branches being an element that rotates the plane of angular deviations of the laser beam.

Korzystnie w torze optycznym przed rotatorem polaryzacji znajduje się zwierciadło zamocowane na ruchomym elemencie poddawanym badaniu.Preferably, in the optical path in front of the polarization rotator, there is a mirror mounted on the movable element under examination.

Korzystnie nastawny rotator polaryzacji jest sterowalny elektronicznie i połączony z elektronicznym układem sterującym.Preferably the adjustable bias rotator is electronically controllable and connected to an electronic control system.

Korzystnie element obracającego płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej stanowi pryzmat.Preferably, the element rotating the plane of the angular deflection of the laser beam is a prism.

Zgodnie z wynalazkiem wykorzystuje się zmianę polaryzacji do kierowania wiązki pomiarowej w różne gałęzie toru, z których jedna zawiera element obracający płaszczyznę pomiaru. Takie rozwiązanie zapewnia szybkie i sprawne przełączanie i dwuetapowy pomiar w dwóch płaszczyznach za pomocą jednego jednoosiowego czujnika. Unika się dzięki temu duplikowania czujników i punktów pomiaru.According to the invention, a polarity reversal is used to direct the measurement beam into different path branches, one of which includes an element for rotating the measurement plane. This solution ensures fast and efficient switching and two-stage measurement in two planes with one single-axis sensor. This avoids duplicating sensors and measuring points.

PL 241 303 B1PL 241 303 B1

Wynalazek został objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie układ optyczny interferometru z czujnikiem mikro-odchyleń kątowych, fig. 2a przedstawia pryzmat obracający płaszczyznę odchyleń kątowych w widoku z przodu, fig. 2b przedstawia ten sam pryzmat w widoku z boku, fig. 2c przedstawia ten pryzmat w perspektywie zaś fig. 2d przedstawia schematycznie propagację wiązki światła przez ten pryzmat, fig. 3, fig. 4.The invention has been elucidated in the drawing examples, in which Fig. 1 shows schematically the optical system of an interferometer with a micro-angular displacement sensor, Fig. 2a shows a prism rotating the plane of angular deflection in a front view, Fig. 2b shows the same prism in a front view. side, fig. 2c shows this prism in perspective and fig. 2d shows schematically the propagation of a light beam through this prism, fig. 3, fig. 4.

Optyczny układ pomiarowy odchyleń kątowych wiązki laserowej składa się z lasera 1, pierwszego polaryzacyjnego elementu światłodzielącego 2, elektronicznego rotatora polaryzacji światła 3 umieszczonego między laserem 1 a polaryzacyjnym elementem światłodzielącym 2, drugiego polaryzacyjnego elementu światłodzielącego 4, pryzmatu 5 który obraca o 90° płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej, zwierciadła 6 kierującego wiązkę oraz czujnika mikro-odchyleń kątowych 7 wiązki laserowej zbudowanego np. według opisu patentowego PL 219676, który mierzy odchylenia kątowe wiązki laserowej wokół jednej osi na rysunku Z czyli w płaszczyźnie XY. Rotator polaryzacji światła 3 może być sterowany układem elektronicznym 11. Przykład budowy pryzmatu 5 który obraca o 90° płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej pokazano na fig. 2a, 2b i 2e. Składa się on z trzech odpowiednio sklejonych pryzmatów prostokątnych. Propagacja światła w pryzmacie została pokazana na fig. 2d. Polaryzacyjne elementy światłodzielące 2, 4 działają w ten sposób, że są wrażliwe na polaryzację i w zależności od tej polaryzacji wiązki padającego światła przepuszczają tę wiązkę lub odbijają ją w całości pod określonym kątem.The optical angular deviation measuring system of the laser beam consists of a laser 1, a first polarizing light splitter 2, an electronic light polarization rotator 3 placed between laser 1 and a polarizing light splitter 2, a second polarizing light splitter 4, a prism 5 which rotates the plane of angular deviation by 90 ° laser beam, beam directing mirror 6 and laser beam micro-angular deviation sensor 7 constructed e.g. according to the patent specification PL 219676, which measures the angular deviation of the laser beam around one axis in the Z figure, i.e. in the XY plane. The light polarization rotator 3 can be controlled by an electronic system 11. An example of the construction of a prism 5 which rotates by 90 ° the plane of angular deflection of the laser beam is shown in Figs. 2a, 2b and 2e. It consists of three properly glued rectangular prisms. The light propagation in the prism is shown in Fig. 2d. The polarizing light splitters 2, 4 operate in such a way that they are polarization sensitive and, depending on this polarization, the incident light beams transmit the light beam or reflect it entirely at a certain angle.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku spolaryzowaną liniowo wiązkę światła 8 emitowaną przez laser 1 przepuszcza się przez elektroniczny rotator polaryzacji światła 3, który w zależności od napięcia sterującego podawanego przez układ elektroniczny 11 obraca płaszczyznę polaryzacji światła wychodzącej wiązki 9 do kierunku zgodnego z osią X lub z osią Z. Jeżeli kierunek polaryzacji światła wiązki 9 jest zgodny z osią Z to cała wiązka 9 transmitowana jest przez element światłodzielący 2 przez pierwszą gałąź toru optycznego do elementu światłodzielącego 4 i wprowadzana jest do czujnika mikroodchyleń kątowych 7. Czujnik ten mierzy odchylenia kątowe wiązki 9 w płaszczyźnie XY czyli wokół osi Z.According to the method according to the invention, a linearly polarized light beam 8 emitted by the laser 1 is passed through an electronic light polarization rotator 3, which, depending on the control voltage supplied by the electronic system 11, rotates the plane of polarization of the light beam 9 from the outgoing beam in the direction of the X axis or the axis Z. If the direction of polarization of the light beam 9 coincides with the Z axis, then the entire beam 9 is transmitted through the light splitter 2 through the first branch of the optical path to the splitting element 4 and is introduced into the angular deviation sensor 7. This sensor measures the angular deviation of the beam 9 in the plane XY, i.e. around the Z axis.

Jeżeli kierunek polaryzacji światła wiązki 9 jest zgodny z osią X--prostopadłą do płaszczyzny rysunku — to cała wiązka 9 odbijana jest przez element światłodzielący 2 tworząc wiązkę 10, która biegnie prostopadle do wiązki 9 w drugiej gałęzi toru optycznego zawierającej pryzmat 5, który obraca o 90° płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej. Jeżeli wiązka laserowa 9 odchyla się kątowo w płaszczyźnie YZ — wokół osi X — to po przejściu przez pryzmat 5 wiązka 12 wychodząca z niego odchylać się będzie o tę samą wartość lecz w płaszczyźnie XY — wokół osi Z. Wiązka 12 jest następnie kierowana przy pomocy zwierciadła lub pryzmatu 6 do drugiego polaryzacyjnego elementu światłodzielącego 4. Ponieważ wiązka 12 ma tę samą polaryzację co wiązka 10 i 9 to jest ona w całości odbijana przez element światłodzielący 4 w kierunku czujnika mikro-odchyleń kątowych 7. Mierzy on teraz odchylenia wiązki 12 w płaszczyźnie XY czyli odchylenia wiązki 8 i 9 w płaszczyźnie YZ. W ten sposób odchylenia kątowe wiązki lasera 8 poprzez przełączanie elektronicznym rotatorem polaryzacji światła 3 są mierzone naprzemiennie w płaszczyźnie XY oraz w płaszczyźnie YZ.If the direction of polarization of the light beam 9 is consistent with the X axis - perpendicular to the plane of the drawing - then the entire beam 9 is reflected by the light splitter 2 creating a beam 10 that runs perpendicular to the beam 9 in the second branch of the optical path containing the prism 5, which rotates by 90 ° plane of angular displacement of the laser beam. If the laser beam 9 deviates angularly in the YZ plane - around the X axis - then after passing through the prism 5, the beam 12 coming out of it will deviate by the same amount, but in the XY plane - around the Z axis. The beam 12 is then directed by a mirror or prism 6 to the second polarizing light splitter 4. Since the beam 12 has the same polarity as the beam 10 and 9, it is fully reflected by the light splitter 4 towards the micro-angle sensor 7. It now measures the deflection of the beam 12 in the XY plane. that is, the deflections of the beams 8 and 9 in the YZ plane. In this way, the angular deviations of the laser beam 8 by switching with the electronic light polarization rotator 3 are alternately measured in the XY plane and in the YZ plane.

Opisany sposób pomiaru oraz układ optyczny może być przeznaczony do pomiaru mikro-odchyłek kątowych elementu 13 testowanej maszyny, który porusza się wzdłuż osi wiązki laserowej, co odpowiada osi współrzędnych Y na fig. 3. Odchylenia kątowe elementu poruszającego się wzdłuż osi Y definiuje się jako tzw. błędy rotacyjne w z których jeden o nazwie pochylenia (ang. pitch) stanowi obroty wokół osi Z oraz drugi nazywany jako skręcenia (ang. yaw) stanowi obroty wokół osi X. W układzie z fig. 3 wiązka z lasera 1, która ma polaryzację liniową zgodnie z kierunkiem osi X--prostopadłą do płaszczyzny rysunku - pada na polaryzacyjny element światłodzielący 14, który odbija ją w kierunku zwierciadła 15 przymocowanego do ruchomego elementu 13 testowanej maszyny. Światło biegnące w kierunku zwierciadła 15 przechodzi przez optyczną płytkę ćwierćfalową 16 która zamienia polaryzację liniową światła na kołową. Po odbiciu od zwierciadła 15 wiązka ponownie przechodzi przez płytkę ćwierćfalową 16 co powoduje zmianę polaryzacji światła na liniową równoległą do osi Z. Wiązka ta jest transmitowana przez element światłodzielący 14 i jako wiązka 8 wchodzi do układu opisanego w odni esieniu do fig. 1 którego początkowym elementem jest tutaj elektroniczny rotator polaryzacji światła 3. Dalszy opis biegu światła w układzie jest taki sam jak na w przykładzie wykonania opisanym w odniesieniu do fig. 1.The described measurement method and the optical system can be designed to measure the micro-angular deviations of the element 13 of the tested machine, which moves along the axis of the laser beam, which corresponds to the axis of the Y coordinates in Fig. 3. The angular deviations of the element moving along the Y axis are defined as the so-called . rotational errors, one of which is called pitch is rotation about the Z axis and the other is called yaw is rotation about the X axis. with the direction of the X axis - perpendicular to the plane of the drawing - falls on the polarizing light splitter 14, which reflects it towards the mirror 15 attached to the movable element 13 of the machine under test. The light traveling towards the mirror 15 passes through a quarter-wave optical plate 16 which converts the linear polarization of light into circular. After reflection from the mirror 15, the beam again passes through the quarter-wave plate 16, which causes the polarization of the light to change to a linear one parallel to the Z axis. This beam is transmitted through the light splitter 14 and enters the system described with reference to Fig. 1 as the beam 8, the initial element of which is here is an electronic light polarization rotator 3. The further description of the light path in the system is the same as in the embodiment described with reference to Fig. 1.

Interferometr przedstawiony na fig. 4 różni się tym od interferometru z fig. 3, tym że wiązka 8 emitowana przez laser 1 która ma polaryzację liniową transmitowana jest przez rotator polaryzacji światła 3, który w zależności od napięcia sterującego podawanego przez układ elektroniczny 11 obracaThe interferometer shown in Fig. 4 differs from the interferometer in Fig. 3 in that the beam 8 emitted by the laser 1, which has a linear polarization, is transmitted by a light polarization rotator 3, which, depending on the control voltage supplied by the electronics 11, rotates

Claims (6)

PL 241 303 B1 płaszczyznę polaryzacji światła wychodzącej wiązki 9 do kierunku zgodnego z osią X lub z osią Y. Jeżeli kierunek polaryzacji światła wiązki 9 jest zgodny z osią X to cała wiązka 9 odbijana jest przez element światłodzielący 2. Następnie przechodzi przez płytkę ćwierćfalową 16 która zamienia polaryzację liniową światła na kołową. Po odbiciu od zwierciadła 15 wiązka ponownie przechodzi przez płytkę ćwierćfalową 16 co powoduje zmianę polaryzacji światła na liniową równoległą do osi Z. Wiązka ta jest transmitowana przez element światłodzielący 2 a następnie jest transmitowana przez element światłodzielący 4 i wchodzi do czujnika mikroodchyleń kątowych 7.If the direction of polarization of the light beam 9 is consistent with the X axis, the entire beam 9 is reflected by the light splitter 2. Then it passes through a quarter-wave plate 16 which converts the linear polarization of light to circular. After reflection from the mirror 15, the beam again passes through the quarter-wave plate 16, which causes the polarization of the light to change to a linear one parallel to the Z axis. This beam is transmitted through the light splitter 2 and then is transmitted through the light splitter 4 and enters the micro-angular deviation sensor 7. Jeżeli kierunek polaryzacji światła wiązki 9 jest zgodny z osią Y to cała wiązka 9 transmitowana jest przez element światłodzielący 2 i przechodzi przez tzw. płytkę półfalową 17 która obraca jej oś polaryzacji do kierunku osi X. Wiązka ta wchodzi do polaryzacyjnego elementu światłodzielącego 18, który w całości ją odbija. Następnie przechodzi przez płytkę ćwierćfalową 19 która zamienia polaryzację liniową światła na kołową. Po odbiciu od zwierciadła 15 wiązka ponownie przechodzi przez płytkę ćwierćfalową 19 co powoduje zmianę polaryzacji światła na liniową równoległą do osi Z. Wiązka ta jest transmitowana przez element światłodzielący 18 a następnie jest wprowadzana do pryzmatu 5 który obraca o 90° płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej. Wiązka wychodząca z pryzmatu 5 przechodzi przez płytkę półfalową 20 która obraca jej polaryzację do kierunku zgodnego z osią X. Ta polaryzacja jest w całości odbijana przez element światłodzielący 4 w kierunku czujnika mikroodchyleń kątowych 7.If the direction of polarization of the light from the beam 9 is consistent with the Y axis, then the entire beam 9 is transmitted through the light splitting element 2 and passes through the so-called the half-wave plate 17 which rotates its axis of polarization to the direction of the X axis. This beam enters the polarizing light splitter 18, which fully reflects it. It then passes through a quarter-wave plate 19 which converts the linear polarization of light to circular. After reflection from the mirror 15, the beam again passes through the quarter-wave plate 19, which causes the polarization of the light to change into a linear one parallel to the Z axis. This beam is transmitted through the light splitter 18 and then introduced into the prism 5 which rotates the plane of angular deviations of the laser beam by 90 °. The beam coming out of the prism 5 passes through a half-wave plate 20 which rotates its polarization to the X-axis direction. This polarization is fully reflected by the light splitter 4 towards the micro-angular variation sensor 7. Dla znawcy jest jasnym, że element obracający płaszczyznę odchyleń kątowych wiązki laserowej można skonstruować na liczne sposoby, niekoniecznie jako pryzmat 5. Znawca jest też w stanie rutynowo zaproponować różne wrażliwe na polaryzację elementy światłodzielące, które można zastosować w przedmiotowym wynalazku. Znawca może zaproponować również różne konstrukcje rotatora polaryzacji światła z wykorzystaniem sterowania elektronicznego, mechanicznego lub innego. Wszelkie tego rodzaju modyfikacje mieszczą się w. zakresie ochrony określonym w załączonych zastrzeżeniach patentowych.It is clear to those skilled in the art that the element rotating the plane of the angular deflection of the laser beam can be constructed in a number of ways, not necessarily as a prism 5. The skilled person is also routinely able to propose various polarization sensitive light splitters that can be used in the present invention. One skilled in the art may also propose various designs of the light bias rotator using electronic, mechanical or other control. Any such modifications are within the scope of protection defined in the appended claims. Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób pomiaru mikro-odchyleń kątowych wiązki laserowej (8), za pomocą jednoosiowego czujnika mikro-odchyleń kątowych (7), w którym za pomocą lasera (1) generuje się spolaryzowaną liniowo wiązkę laserową (8) i kieruje się ją do jednoosiowego czujnika mikroodchyleń (7), znamienny tym, że pomiar odbywa się dwuetapowo, w pierwszym etapie dokonuje się pomiaru odchylenia w pierwszej płaszczyźnie, w którym to etapie wyemitowana przez laser (1) wiązka laserowa (8) przepuszczana jest przez nastawny rotator (3) polaryzacji światła, ustawiony w pozycji pierwszej polaryzacji, tak że wychodząca z niego wiązka laserowa (9) jest transmitowana poprzez pierwszy polaryzacyjny element światłodzielący (2) przepuszczający wiązkę o pierwszej polaryzacji oraz drugi polaryzacyjny element światłodzielący (4) przepuszczający wiązkę o pierwszej polaryzacji i wprowadzana jest do czujnika mikro-odchyleń kątowych (7), po czym w drugim etapie dokonuje się pomiaru odchylenia w drugiej płaszczyźnie, w którym to etapie wyemitowana przez laser (1) wiązka laserowa (8) przepuszczana jest przez nastawny r otator (3) polaryzacji światła, ustawiony w pozycji drugiej polaryzacji różniącej się od pierwszej o 90 stopni, tak że wychodząca z niego wiązka laserowa (9) odbijana jest przez pierwszy polaryzacyjny element światłodzielący (2) odbijający wiązkę o drugiej polaryzacji, element obracający płaszczyznę odchyleń kątowych (5), element kierujący wiązkę (6) i drugi polaryzacyjny element światłodzielący (4) odbijający wiązkę o drugiej polaryzacji wprowadzana jest do czujnika mikro-odchyleń kątowych (7).1. Method of measuring micro-angular deviations of a laser beam (8), using a uniaxial micro-angular deviation sensor (7), in which a laser (1) generates a linearly polarized laser beam (8) and directs it to a uniaxial sensor micro deviations (7), characterized in that the measurement is carried out in two stages, in the first stage the deviation is measured in the first plane, in which stage the laser beam (8) emitted by the laser (1) is passed through an adjustable rotator (3) of light polarization , positioned in the first polarization position so that the laser beam (9) coming out of it is transmitted through the first polarizing light splitter (2) transmitting the first polarization beam and the second polarizing light splitter (4) transmitting the first polarization beam and entering the sensor micro-angular deviations (7), then in the second stage the deviation in the second plane is measured, in which et The apie emitted by the laser (1) the laser beam (8) is passed through the adjustable rotator (3) of the light polarization, set in the position of the second polarization different from the first by 90 degrees, so that the laser beam (9) coming out of it is reflected by the first polarizing light splitting element (2) reflecting the beam with the second polarization, the angular deflection plane rotating element (5), the beam directing element (6) and the second polarizing light splitter (4) reflecting the beam with the second polarization are introduced to the micro-angular deviation sensor ( 7). 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nastawny rotator (3) polaryzacji światła ustawiany jest poprzez elektroniczny układ sterujący (11).2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the adjustable light bias rotator (3) is set by an electronic control circuit (11). 3. Układ optyczny do pomiaru mikro-odchyleń kątowych wiązki laserowej wyposażony w laser (1) i czujnik mikro-odchyleń kątowych (7), znamienny tym, że w torze optycznym między leserem (1) a czujnikiem mikro-odchyleń kątowych (7) od strony lasera (1) umieszczony jest nastawny rotator (3) polaryzacji światła, za którym umieszczony jest pierwszy polaryzacyjny element światłodzielący (2) pierwszej gałęzi i drugiej gałęzi,3. Optical system for measuring the micro-angular deviations of the laser beam, equipped with a laser (1) and a micro-angular deviation sensor (7), characterized in that in the optical path between the laser (1) and the micro-angular deviation sensor (7) from on the side of the laser (1) there is an adjustable rotator (3) of light polarization, behind which is placed the first polarizing light splitting element (2) of the first branch and the second branch, PL 241 303 B1 przy czym w pierwszej gałęzi toru optycznego umieszczony jest pierwszy polaryzacyjny element światłodzielący (2) wiązki laserowej (9) i drugi polaryzacyjny element światłodzielący (4), w drugiej gałęzi toru optycznego umieszczony jest pierwszy polaryzacyjny element światłodzielący (2), element obracający płaszczyznę odchyleń kątowych (5) drugiej wiązki laserowej (10) oraz element (6) kierujący wiązkę i drugi polaryzacyjny element światłodzielący (4), przy czym za drugim polaryzacyjnym elementem światłodzielącym (4) umieszczony jest czujnik mikro-odchyleń kątowych (7).The first polarizing light splitting element (2) of the laser beam (9) and the second polarizing light splitting element (4) are placed in the first branch of the optical path, the first polarizing light splitting element (2) is located in the second branch of the optical path, rotating the angular deflection plane (5) of the second laser beam (10) and the beam directing element (6) and the second polarizing light splitter (4), the micro-angular deflection sensor (7) being located downstream of the second polarizing light divider (4). 4. Układ optyczny według zastrz. 3, znamienny tym, że w torze optycznym wiązki laserowej (8) przed rotatorem polaryzacji (3) umieszczone jest zwierciadło (15) zamocowane na ruchomym elemencie (13) poddawanym badaniu.4. Optical system according to claim 1, The method according to claim 3, characterized in that in the optical path of the laser beam (8), in front of the polarization rotator (3), a mirror (15) is mounted on the movable element (13) under test. 5. Układ optyczny według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że nastawny rotator (3) polaryzacji jest sterowalny elektronicznie i połączony z elektronicznym układem sterującym (11).5. Optical system according to claim 1, The method of claim 4 or 5, characterized in that the adjustable bias rotator (3) is electronically controllable and connected to the electronic control circuit (11). 6. Układ optyczny według zastrz. 4 albo 5 albo 6, znamienny tym, że element obracający płaszczyznę odchyleń kątowych (5) wiązki laserowej jest pryzmatem.6. Optical system according to claim 1, 4. The method of claim 4, 5 or 6, characterized in that the element rotating the plane of angular deflection (5) of the laser beam is a prism.
PL424588A 2018-02-14 2018-02-14 Method for measuring angular deviations of a laser beam and the optical system for measuring angular micro-deviations of a laser beam PL241303B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL424588A PL241303B1 (en) 2018-02-14 2018-02-14 Method for measuring angular deviations of a laser beam and the optical system for measuring angular micro-deviations of a laser beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL424588A PL241303B1 (en) 2018-02-14 2018-02-14 Method for measuring angular deviations of a laser beam and the optical system for measuring angular micro-deviations of a laser beam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL424588A1 PL424588A1 (en) 2019-08-26
PL241303B1 true PL241303B1 (en) 2022-09-05

Family

ID=67683624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL424588A PL241303B1 (en) 2018-02-14 2018-02-14 Method for measuring angular deviations of a laser beam and the optical system for measuring angular micro-deviations of a laser beam

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL241303B1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08166225A (en) * 1994-12-14 1996-06-25 Toyo Commun Equip Co Ltd Method and apparatus for measuring angle of minute optical component
US7864338B2 (en) * 2007-11-09 2011-01-04 Bossa Nova Technologies, Llc Interferometric method and apparatus for linear detection of motion from a surface
PL230512B1 (en) * 2016-08-24 2018-11-30 Politechnika Warszawska Method for measuring angular micro-deviations relative to a laser beam, preferably rotation errors of machines and the interferometer for measurements of angular micro-deviations relative to a laser beam, preferably rotation errors of machines

Also Published As

Publication number Publication date
PL424588A1 (en) 2019-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7864336B2 (en) Compact Littrow encoder
KR102061632B1 (en) Grid measuring device
US10088291B2 (en) Instantaneous phase-shift interferometer
US9518816B2 (en) Dual beam splitter interferometer measuring 3 degrees of freedom, system and method of use
US7355719B2 (en) Interferometer for measuring perpendicular translations
JP6285808B2 (en) Interferometer
CN103245288A (en) Position measuring device and assembly with multiple position measuring devices
JP6063166B2 (en) Mechanism for measuring the distance by interferometer method
JP2002540408A (en) Light beam generation guide device
JP6423589B2 (en) Optical position measuring device
US7525665B2 (en) Polarising interferometer
US9188424B2 (en) Interferometer
PL241303B1 (en) Method for measuring angular deviations of a laser beam and the optical system for measuring angular micro-deviations of a laser beam
JP7361166B2 (en) Multi-axis laser interferometer and displacement detection method
US10627215B1 (en) Optical sensor
RU2481553C1 (en) Device for measuring linear and angular displacements of object (versions)
CN1957225B (en) Polarization interferometer for eliminating or separating error beam caused by polarized light leakage
PL230512B1 (en) Method for measuring angular micro-deviations relative to a laser beam, preferably rotation errors of machines and the interferometer for measurements of angular micro-deviations relative to a laser beam, preferably rotation errors of machines
PL219676B1 (en) Measuring method for angular deviations of the laser beam and an interferometer for measuring the angular deviations of the laser beam
JP6684623B2 (en) Interferometric rangefinder and perfect retroreflector
PL212841B1 (en) Signal receiving system for laser interferometer for the displacement measurements
JPH04372804A (en) Optical system for measuring linear motion
Miller et al. JAAAA Sggtttu y O
JP2003035513A (en) Laser measuring machine
PL205045B1 (en) System for measuring rectilinearity of motion and method for measuring rectilinearity of motion