[实用新型]一种基于玻璃导轨的高精度三维轮廓扫描测量平台

说明书

本实用新型公开了一种基于玻璃导轨的高精度三维轮廓扫描测量平台，包括扫描传感器、X轴导轨直线系统、Y轴导轨直线系统；X轴导轨直线系统包括X轴导轨、X轴滑块与X轴驱动，Y轴导轨直线系统包括Y轴导轨、Y轴滑块与Y轴驱动；扫描传感器与待测工件中的一个设在X轴滑块上，另一个设在Y轴滑块上，扫描传感器在X轴滑块和/或Y轴滑块滑动的过程中扫描待测工件的轮廓；X轴导轨与Y轴导轨中的至少一个由光学材料加工制成。通过采用光学材料加工制成X轴导轨与Y轴导轨，基于光学精度导轨能够大幅提高运动轴的精度，减小单轴导轨的直线度误差以提升系统测量精度；采用低阿贝误差结构设计测量机床，使其满足高精度的轮廓扫描测量。

技术领域

本实用新型涉及光学加工、光学测量、纳米坐标测量等领域，具体涉及一种基于玻璃导轨的高精度三维轮廓扫描测量平台，涉及光学材料加工制成的导轨在超精密测量机床的运用。

背景技术

当前，科技生产的发展都与测量技术是相辅相成的，前者的发展为测量技术的发展提供必备的物质条件，而测量技术水平的提高又会促进前者发展，如今测量技术已成为科技生产发展的重要技术基础。随着超精密制造技术的发展，光学元件的精度得到大幅度提升，但超精密加工尽管可以达到很高的尺寸精度，同时也对加工环境和加工稳定性有很高的要求。实际加工过程中存在诸多因素影响形状精度，如机床本身的精度、机床的振动、金刚石刀具的磨损、以及夹具的端面误差等，所以要对加工表面采取多次“成型-测量-补偿”的生产过程，最终获得满足精度要求的面形。纳米级测量是光学自由曲面加工中面形评价和修正的基础，超精密加工精度急需有效的测量方法来检验，所以超精密测量是超精密加工的重要一个环节，对于超精密加工具有重要的意义。

现在光学自由曲面测量方法主要有波面干涉法、探针扫描法和三坐标测量法等，这些方法都不能完全满足自由曲面检测需求，限制了自由曲面在光学系统中的推广应用，如在在空间预警、高分观测领域，由于受检测精度限制，目前只应用于长波红外相机领域，需要进一步提升自由曲面元件加工检测精度，才能推广到短波红外和可见光甚至紫外光领域。

三坐标测量机的基本测量原理是将各种几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再由软件按一定的评定准则计算出这些几何元素的尺寸、形状、相对位置等等。这一原理给了三坐标测量机很大的通用性和柔性，三坐标测量机种类繁多，形式各样，主要有移动桥式、龙门式、悬臂式、水平臂式、坐标镗式、仪器台式等。三坐标测量机通常由主机、测头系统、测量系统、驱动控制系统和测量软件五大部分组成。针对这五个部分，世界各国的科研院所和生产厂商，竞相开展深入研究，不断采用新技术、新材料、新工艺，整个行业呈现出非常迅猛的发展态势。例如在采用工程陶瓷、磁力封闭新材料、新结构等方面的进展；微型测头技术的发展，多测头的集成，测量功能的扩展；控制系统的不断开放，软件技术的智能化发展；多功能、高精度、多坐标综合测量仪的出现；只需一次装卡就可完成工件多种几何参数的检测，有效提高测量精度和效率；以及对测量环境、误差分离和修正技术等问题的不断深入研究。