本發(fā)明屬于精密測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測量裝置及其方法，尤其是指一種水平直線度測量裝置及其方法。

背景技術(shù)：

隨著超精密技術(shù)設(shè)備發(fā)展的需要，很多超精密設(shè)備中需采用高精度的氣浮導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)高直線度的運(yùn)動，便如光刻機(jī)上采用的超精密氣浮導(dǎo)軌。由于氣浮導(dǎo)軌的直線度的極大地影響了設(shè)備的精密程度，因?yàn)樵趯飧?dǎo)軌加工完成后，需對氣浮導(dǎo)軌的直線度是否達(dá)到加工要求進(jìn)行測量。

激光干涉儀是現(xiàn)有測量直線度最常用的設(shè)備，但是激光干涉儀在測量過程中容易受外界環(huán)境的干擾，比如人員的隨意走動、設(shè)備噪音和光照等。此外激光干涉儀測量直線度首先要調(diào)節(jié)光路，特別對于剛接觸激光干涉儀設(shè)備的人員來說，光路調(diào)節(jié)難度大且耗時很長，嚴(yán)重影響測量結(jié)果和工作效率。

而自準(zhǔn)直儀是依據(jù)光學(xué)自準(zhǔn)直成像原理進(jìn)行測量，但測量結(jié)果為角度值，比如角秒，在得出直線度時，需要將角度值、換算出直線度，這樣的計(jì)算存在將誤差擴(kuò)大化的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供一種測量方便、快速和精度高的水平直線度測量裝置及其方法。

本發(fā)明的目的可采用以下技術(shù)方案來達(dá)到：

一種水平直線度測量裝置，包括支座、導(dǎo)軌、氣浮上滑臺、固定組件、平面平晶、第一電位傳感器、第二電位傳感器、調(diào)節(jié)裝置和探頭，所述氣浮上滑臺可滑動安裝于所述導(dǎo)軌上，所述導(dǎo)軌固定安裝于所述支座上；所述平面平晶固定安裝于所述固定組件上，所述平面平晶的工作面與固定組件的側(cè)面平行；所述固定組件設(shè)于所述氣浮上滑臺上，所述第一電位傳感器和第二電位傳感器分別正對于所述固定組件側(cè)面的首、尾端設(shè)置；在所述固定組件側(cè)面的首、尾端分別與第一電位傳感器和第二電位傳感器之間距離不相等時，所述調(diào)節(jié)裝置頂壓所述固定組件滑動而調(diào)節(jié)固定組件側(cè)面的首端或尾端；所述探頭與所述平面平晶的工作面相接觸。

進(jìn)一步地，所述固定組件包括第一連接塊、第二連接塊和墊塊，所述第一連接塊通過墊塊與所述第二連接塊可拆卸連接，所述第一連接塊與第二連接塊的上部設(shè)有用于安裝所述平面平晶的凹槽；所述墊塊配套有多個，且與平面平晶厚度相適應(yīng)，所述第一連接塊通過相應(yīng)的墊塊與所述第二連接塊連接而將凹槽與平面平晶相適應(yīng)。

作為一種優(yōu)選的方案，所述第一連接塊和第二連接塊上設(shè)有用于將第一連接塊和第二連接塊分開或吸附在一起的磁吸裝置。

進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)裝置包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一頂塊和第二頂塊，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的輸出軸分別通過第一頂塊和第二頂塊頂壓固定組件側(cè)面的首、尾端；所述第一電位傳感器和第二電位傳感器分別固定安裝于所述第一頂塊和第二頂塊上。

作為一種優(yōu)選的方案，所述支座上可拆卸安裝有支架，所述探頭固定安裝于所述支架上。

作為一種優(yōu)選的方案，所述支架通過磁座可拆卸安裝于所述支座上。

作為一種優(yōu)選的方案，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)為音圈電機(jī)。

所述探頭為測微儀探頭。

一種水平直線度測量方法，包括以下步驟：

1)控制器通過第一電位傳感器和第二電位傳感器分別測出其各自到固定組件側(cè)面的首、尾端的距離；

2)以兩距離差值的二分之一為依據(jù)，控制器控制距離較小的電位傳感器的頂塊壓固定組件的首端或尾端。

3)重復(fù)步驟1)和2)，直到兩距離相等；

4)控制器控制氣浮上滑臺單向行進(jìn)，通過探頭測出相應(yīng)的位移數(shù)據(jù)，則可得到直線度值。

作為一種優(yōu)選的方案，所述步驟4)的具體內(nèi)容為：

控制器控制氣浮上滑臺單向行進(jìn)100mm，每間隔10mm停留3s，停留期間待探頭測得的讀數(shù)穩(wěn)定后，將采集的位移數(shù)據(jù)傳輸給控制器；從測出的位移數(shù)據(jù)中找出最大值和最小值，進(jìn)行加減運(yùn)算并取絕對值。

實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：

1、本發(fā)明通過第一電位傳感器和第二電位傳感器分別測出其各自到固定組件側(cè)面的首、尾端的距離，并通過調(diào)節(jié)裝置推動固定組件的首端或尾端，使固定組件的側(cè)面與第一電位傳感器和第二電位傳感器的端面平行，整個過程無需人手調(diào)節(jié)，即可完成固定組件的對位和基準(zhǔn)調(diào)節(jié)，極大地減少了測量手動調(diào)節(jié)基準(zhǔn)的時間，大大提高了測量的工作效率。在自動調(diào)節(jié)使固定組件的側(cè)面與第一電位傳感器和第二電位傳感器的端面平行后，氣浮上滑臺開始滑動而帶動平面平晶運(yùn)動，并通過探頭測出平面平晶的位移數(shù)據(jù)，然后從測出的位移數(shù)據(jù)中找出最大值和最小值，進(jìn)行加減運(yùn)算并取絕對值，即可得到導(dǎo)軌的直線度值。整個過程自動對位調(diào)節(jié)、檢測和計(jì)算，無需人力去完成，測量方便、快速和精度高。

2、本發(fā)明通過磁吸裝置可實(shí)現(xiàn)磁性的相引或相斥。相引時，可將第一連接塊、墊塊和第二連接塊緊固到一起，簡單且快速進(jìn)行安裝。當(dāng)需要更換墊塊時，磁吸裝置只需實(shí)現(xiàn)相斥，則可將第一連接塊和第二連接塊拆卸下來。通過更換不同厚度的墊塊，可調(diào)節(jié)凹槽的大小，使凹槽能適應(yīng)不同厚度規(guī)格的平面平晶的安裝需要，通用性高、結(jié)構(gòu)簡單且使用方便，極大地提高了測量的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明水平直線度測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

參照圖1和圖2，本實(shí)施例涉及水平直線度測量裝置，可對花崗巖導(dǎo)軌的直線度進(jìn)行測量，也適用于對鋼鐵材料制成的導(dǎo)軌的直線度進(jìn)行測量，本裝置包括支座1、導(dǎo)軌2、氣浮上滑臺3、固定組件4、平面平晶5、第一電位移傳感器6、第二電位移傳感器7、調(diào)節(jié)裝置和探頭9，所述氣浮上滑臺3可滑動安裝于所述導(dǎo)軌2上，所述導(dǎo)軌2固定安裝于所述支座1上；所述平面平晶5固定安裝于所述固定組件4上，所述平面平晶5的工作面與固定組件4的側(cè)面平行；所述固定組件4設(shè)于所述氣浮上滑臺3上，所述第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7分別正對于所述固定組件4側(cè)面的首、尾端設(shè)置；在所述固定組件4側(cè)面的首、尾端分別與第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7之間距離不相等時，所述調(diào)節(jié)裝置頂壓所述固定組件4滑動而調(diào)節(jié)固定組件4側(cè)面的首端或尾端；所述探頭9與所述平面平晶5的工作面相接觸。所述探頭9為測微儀探頭9。

該裝置通過第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7分別測出其各自到固定組件4側(cè)面的首、尾端的距離，并通過調(diào)節(jié)裝置推動固定組件4的首端或尾端，使固定組件4的側(cè)面與第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7的端面平行，整個過程無需人手調(diào)節(jié)，即可完成固定組件4的對位和基準(zhǔn)調(diào)節(jié)，極大地減少了測量手動調(diào)節(jié)基準(zhǔn)的時間，大大提高了測量的工作效率。在自動調(diào)節(jié)使固定組件4的側(cè)面與第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7的端面平行后，氣浮上滑臺3開始滑動而帶動平面平晶5運(yùn)動，并通過探頭9測出平面平晶5的位移數(shù)據(jù)，然后從測出的位移數(shù)據(jù)中找出最大值和最小值，進(jìn)行加減運(yùn)算并取絕對值，即可得到導(dǎo)軌2的直線度值。整個過程自動對位調(diào)節(jié)、檢測和計(jì)算，無需人力去完成，測量方便、快速和精度高。

所述固定組件4包括第一連接塊41、第二連接塊42和墊塊43，所述第一連接塊41通過墊塊43與所述第二連接塊42可拆卸連接，所述第一連接塊41與第二連接塊42的上部設(shè)有用于安裝所述平面平晶5的凹槽；所述墊塊43配套有多個，且與平面平晶5厚度相適應(yīng)，所述第一連接塊41通過相應(yīng)的墊塊43與所述第二連接塊42連接而將凹槽與平面平晶5相適應(yīng)。所述第一連接塊41和第二連接塊42上設(shè)有用于將第一連接塊41和第二連接塊42分開或吸附在一起的磁吸裝置44。

該結(jié)構(gòu)通過磁吸裝置44可實(shí)現(xiàn)磁性的相引或相斥。相引時，可將第一連接塊41、墊塊43和第二連接塊42緊固到一起，簡單且快速進(jìn)行安裝。當(dāng)需要更換墊塊43時，磁吸裝置44只需實(shí)現(xiàn)相斥，則可將第一連接塊41和第二連接塊42拆卸下來。通過更換不同厚度的墊塊43，可調(diào)節(jié)凹槽的大小，使凹槽能適應(yīng)不同厚度規(guī)格的平面平晶5的安裝需要，通用性高、結(jié)構(gòu)簡單且使用方便，極大地提高了測量的效率。

所述調(diào)節(jié)裝置包括第一電機(jī)81、第二電機(jī)82、第一頂塊83和第二頂塊84，所述第一電機(jī)81和第二電機(jī)82的輸出軸分別通過第一頂塊83和第二頂塊頂壓固定組件4側(cè)面的首、尾端；所述第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7分別固定安裝于所述第一頂塊83和第二頂塊上。第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7在分別對固定組件4的首端和尾端的距離進(jìn)行檢測后，若s1小于s2，則控制第一頂塊83頂壓固定組件4的首端滑行∣s2-s1∣/2的距離，然后再次通過第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7檢測s1和s2的值，然后控制第一頂塊83或第二頂壓頂壓固定組件4滑行∣s2-s1∣/2的距離，直至s1＝s2，則此時固定組件4的側(cè)面與第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7的端面平行，保證了測量地精度和準(zhǔn)確性。整個過程自動進(jìn)行檢測、對位和調(diào)節(jié)，使用簡單和方便。

所述支座1上可拆卸安裝有支架11，所述探頭9固定安裝于所述支架11上。所述支架11通過磁座12可拆卸安裝于所述支座1上。該支架11可通過磁座12靈活地安裝于支座1的不同位置上，極大地方便了對探頭9與平面平晶5接觸點(diǎn)的選擇，可適應(yīng)于不同規(guī)格的平面平晶5的需要，通用性高，使用快捷和方便。

所述第一電機(jī)81和第二電機(jī)82為音圈電機(jī)。音圈電機(jī)具有高頻響和高精度的特性，可保證頂壓固定組件4滑行的距離的精度和準(zhǔn)確性，有利于提高對位和基準(zhǔn)調(diào)節(jié)的效率。

本實(shí)施例還提供一種水平直線度測量方法，如圖1和圖2所示，包括以下步驟：

1)控制器通過第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7分別測出其各自到固定組件4側(cè)面的首、尾端的距離；

2)以兩距離差值的二分之一為依據(jù)，控制器控制距離較小的電位傳感器的頂塊壓固定組件4的首端或尾端。

3)重復(fù)步驟1)和2)，直到兩距離相等；

4)控制器控制氣浮上滑臺3單向行進(jìn)，通過探頭9測出相應(yīng)的位移數(shù)據(jù)，則可得到直線度值。

該方法基于平面平晶5和測微儀的配合和直線度兩端點(diǎn)法原理，通過第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7分別測出其各自到固定組件4側(cè)面的首、尾端的距離，并通過調(diào)節(jié)裝置推動固定組件4的首端或尾端，使固定組件4的側(cè)面與第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7的端面平行，整個過程無需人手調(diào)節(jié)，即可完成固定組件4的對位和基準(zhǔn)調(diào)節(jié)，極大地減少了測量手動調(diào)節(jié)基準(zhǔn)的時間，大大提高了測量的工作效率。在自動調(diào)節(jié)使固定組件4的側(cè)面與第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7的端面平行后，氣浮上滑臺3開始滑動而帶動平面平晶5運(yùn)動，并通過探頭9測出平面平晶5的位移數(shù)據(jù)，計(jì)算后即可得到導(dǎo)軌2的直線度值。整個過程自動對位調(diào)節(jié)、檢測和計(jì)算，無需人力去完成，測量方便、快速和精度高。

所述步驟4)的具體內(nèi)容為：

控制器控制氣浮上滑臺3單向行進(jìn)100mm，每間隔10mm停留3s，停留期間待探頭9測得的讀數(shù)穩(wěn)定后，將采集的位移數(shù)據(jù)傳輸給控制器；從測出的位移數(shù)據(jù)中找出最大值和最小值，進(jìn)行加減運(yùn)算并取絕對值。

更佳的，為達(dá)到更高精度的要求，也可以將測出的位移數(shù)據(jù)通過最小二乘法進(jìn)行計(jì)算，可得到更加準(zhǔn)確的氣浮導(dǎo)軌2水平方向的直線度的數(shù)值。

本發(fā)明的工作原理：

在工作時，首先第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7分別測出其各自端面到固定組件4端面的距離，將測量到的距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破髦小？刂破鞅容^兩距離數(shù)據(jù)后，控制遠(yuǎn)距離端的第一壓塊(第二壓塊)不運(yùn)動，近距離端第二壓塊(第一壓塊)推動固定組件4滑動，固定組件4滑動的距離為遠(yuǎn)端距離減去近端距離所得值的一半。

由于誤差存在會存在，第一電機(jī)81和第二電機(jī)82存在距離推多和沒有推到位兩種情況。當(dāng)沒有推到位時，即重復(fù)上述的步驟。若距離推多了，則將原遠(yuǎn)端側(cè)作為近端，繼續(xù)重復(fù)上述的步驟，直到兩距離的數(shù)值相等，則此時固定組件4的端面和第一電位移傳感器6和第二電位移傳感器7的端面理想平行。

然后，再手動將磁座12吸附到支座1的相應(yīng)位置上，使測微儀探頭9接觸到平面平晶5的最大水平直徑處，測微儀的示數(shù)在0μm左右(不超過2μm)，即可開始控制氣浮上滑臺3滑動，測量導(dǎo)軌2的直線度。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。