振鏡的性能對于掃描成像設(shè)備而言非常重要狈谊，PSD（位敏探測器）作為測量裝置喜命，能夠?qū)φ耒R的關(guān)鍵性能包括位置重復(fù)性和不平行度進(jìn)行檢測沟沙。本文借助PSD設(shè)計了不同的光路對振鏡進(jìn)行測試，得到一個集光機(jī)電軟為一體的非接觸式測量裝置壁榕。
PSD在振鏡性能測試中的應(yīng)用（二）
振鏡的測試系統(tǒng)集光機(jī)電軟于一體矛紫，其中的光學(xué)測試系統(tǒng)是非常重要的環(huán)節(jié)。我們設(shè)計的光路如圖1所示牌里。因為所需要測量的參數(shù)有很多颊咬，包括z大擺角，速度均勻性牡辽，有效擺角喳篇，反射鏡和電機(jī)轉(zhuǎn)軸的不平行度等，所以需要通過三條光路才能夠全部測出态辛，同時為了防止不同光路之間的相互干擾麸澜，我們將三條光路設(shè)計在不同的水平面上。
圖1 振鏡測試系統(tǒng)光學(xué)平臺光路布局
第1條光路由激光器1奏黑，振鏡和PSD1組成炊邦，用于測量掃描電機(jī)的z大擺角，有效擺角熟史，線性段利用率馁害，線性段均勻性和掃描電機(jī)的頻率；第二條光路由激光器2以故，振鏡蜗细，PSD2和補(bǔ)償激光器組成裆操，用于測量掃描電機(jī)的靜態(tài)怒详、動態(tài)零位重復(fù)性，補(bǔ)償激光器的作用是當(dāng)激光器2的光斑超出PSD范圍時利用補(bǔ)償光使得PSD2的總光電流不為零踪区，避免除法器的分母為零昆烁；第三條光路由激光器3，大柱面鏡缎岗，大反射鏡静尼，小反射鏡，小柱面鏡和PSD3組成传泊，用于測量掃描電機(jī)的鏡面和軸的不平行度鼠渺。
下面我們針對三條光路分開進(jìn)行討論。
光路一
光路一的光路圖如圖2所示眷细。利用該光路可以得到如圖3所示的結(jié)果拦盹，振鏡的z大正負(fù)擺角為振鏡反射鏡擺動的加速階段的起始位置和減速位置的終止位置，而振鏡線性段的有效正負(fù)擺角則是指圖3中α1和α2所對應(yīng)的角度值溪椎，并根據(jù)上述數(shù)據(jù)依照式1計算出線性段時間利用率普舆。
圖2 光路一的光路布局
圖3 PSD輸出的電壓和時間關(guān)系曲線
光路二
光路二的光路圖如圖4所示恬口，可以得到如圖5所示的結(jié)果，根據(jù)該結(jié)果可以得到運(yùn)動零位重復(fù)性和停止零位重復(fù)性沼侣，具體計算方式如下：
運(yùn)動零位重復(fù)性：根據(jù)光路一中可以得到如式2所示的線性方程祖能，在t3處理論轉(zhuǎn)角為0°，代入上式可得式3蛾洛，重復(fù)n次測量每個周期t3時的轉(zhuǎn)角αi养铸，根據(jù)式4可以得到運(yùn)動零位重復(fù)性。
停止零位重復(fù)性：啟動振鏡30S后停止雅潭，等待10S再利用PSD測量位置輸出電壓揭厚，取得n次數(shù)據(jù)之后可以計算停止零位重復(fù)性，計算方式和運(yùn)動零位重復(fù)性一致扶供。
為了提高測試精度筛圆，需要將光路盡可能拉長，以實驗中的光路2為例椿浓，光程為370mm太援，為了不影響正常的輸出，補(bǔ)償激光要達(dá)到PSD的中心位置扳碍。因為重復(fù)定位精度測試的是一個相對值而不是絕對值提岔，所以引入一個補(bǔ)償激光不會帶來任何誤差，反而會提高測試精度笋敞。
圖4 光路二的光路布局
圖5 PSD2輸出電壓與時間關(guān)系曲線
光路三
光路三用于檢測振鏡反射面和軸的不平行度碱蒙，當(dāng)振鏡的反射鏡面與電機(jī)轉(zhuǎn)軸不平行時所得到的光存在一定弧度，如圖6所示夯巷，根據(jù)曲線的弧度可以求解到軸和鏡面的平行度赛惩。圖中OA的大小會隨著平行度的變化而變化，可以通過靜態(tài)校準(zhǔn)的方法得到OA和不平行度之間的關(guān)系趁餐。
圖6 不平行度測量原理圖
光路3的光路和測試結(jié)果分別如圖7和圖8所示喷兼。其中，雙柱面鏡和雙反射鏡的作用是延長光路后雷，提高分辨率季惯，根據(jù)圖8可以計算出平行度。
圖7 光路三的光路布局
圖8 PSD3輸出電壓隨時間變化曲線
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