[发明专利]一种二维共平面工作台六自由度实时测量系统

权利要求书

1.一种二维共平面工作台六自由度实时测量系统，其特征是：

针对二维工作台设置测量单元；

所述二维工作台中的二维移动台(23)以面面接触安装在固定基座上，并能够在所述固定基座上以平面间的相互滑动实现XOY面中X向和Y向二维运动，形成二维共平面工作台，Z向为垂直于XOY面的竖直方向；

所述测量单元包括X向测量单元和Y向测量单元，所述X向测量单元和Y向测量单元是由各自单元的CCD测量模块和位移测量模块构成，所述位移测量模块采用干涉仪，所述干涉仪为激光干涉仪；

所述测量系统基于CCD测量模块中CCD传感器检测获得的图像实现对二维工作台的直线度运动误差和角度误差的实时测量；并基于激光干涉仪对X向和Y向的运动位移进行实时测量，由此实现二维共平面工作台六自由度实时测量系统。

2.根据权利要求1所述的二维共平面工作台六自由度实时测量系统，其特征是：

所述X向测量单元由X向CCD测量模块和用于测量X向位移量的X向干涉仪构成，所述X向干涉仪的测量光轴呈X向，X向干涉仪中的X向测量镜(21)固定安装在二维移动台(23)上，随所述二维移动台(23)移动，X向干涉仪中的X向参考镜(13)固定安装在X向测量单元固定座(16)上；

所述Y向测量单元由Y向CCD测量模块和用于测量Y向位移量的Y向干涉仪构成，所述Y向干涉仪的测量光轴呈Y向，Y向干涉仪中的Y向测量镜(25)固定安装在二维移动台(23)上，随所述二维移动台(23)移动，Y向干涉仪中的Y向参考镜(4)固定安装在Y向测量单元固定座(3)上。

3.根据权利要求1所述的二维共平面工作台六自由度实时测量系统，其特征是：所述CCD测量模块是由CCD模块激光器、准直透镜和平凹柱面镜构成发射端，固定安装在二维移动台(23)上，随所述二维移动台(23)移动；以CCD传感器为保持静止的接收端，所述CCD模块激光器的出射激光经过准直透镜出射为一束平行光束，所述平行光束经过平凹柱面镜出射为一条线形激光，所述线形激光照射在CCD传感器上，利用CCD传感器获得线形激光的位置。

4.根据权利要求3所述的二维共平面工作台六自由度实时测量系统，其特征是：

在所述X向CCD测量模块中，由X向平凹柱面镜(20)出射的线形激光呈水平，为水平线激光束，用于获得所述二维移动台(23)的Z向位移量，进而获得二维移动台(23)的Z向直线度误差，以及获得二维移动台(23)绕X轴转动角度ε_x；

在所述Y向CCD测量模块中，由Y向平凹柱面镜(7)出射的线形激光呈竖直，为竖直线激光束，用于获得所述二维移动台(23)绕Y轴转动角度ε_y和绕Z轴转动角度ε_z。

5.根据权利要求3所述的二维共平面工作台六自由度实时测量系统，其特征是：通过调整所述准直透镜和平凹柱面镜的焦距，获得具有更大宽度的线形激光，实现更大行程的二维工作台的六自由度误差在线测量。

6.根据权利要求3所述的二维共平面工作台六自由度实时测量系统，其特征是：

在所述CCD传感器上所获得得的线形激光的光束宽度w由式(1)所表征：

式(1)中：

d是由准直透镜出射的平行光束的光束直径；f₂为平凹柱面镜的焦距；

L为CCD传感器的敏感面与平凹柱面镜之间的距离，利用式(1)计算线性激光束的光束宽度w。