用于大行程导轨的直线度测量装置及误差获取方法与流程

本申请涉及导轨直线度测量，具体而言，涉及一种用于大行程导轨的直线度测量装置及误差获取方法。

背景技术：

1、现有的用于评估导轨直线度的测量系统，一般可通过商用干涉仪测量（非实时）直线度，但这种方式所获得的直线度误差实时性不足；或利用激光器和平面反射镜来配合测量导轨的实时直线度。但是一些大行程运动平台例如大行程oled喷墨打印机，其行程长度一般超过三米，若使用长平面反射镜，则会产生加工困难、价格高昂和安装固定易变形等问题，若使用商用干涉仪则实时性不足。另外，利用传统的直线度测量装置虽然能获取到运动平台的实时直线度误差，但是该实时直线度误差和运动平台的实际偏摆角度误差之间还存在差距，不够精确。

2、因此，急需一款用于大行程导轨的直线度测量装置，来解决上述长平面反射镜难以安装、成本过高和偏摆角度误差不够精确的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种用于大行程导轨的直线度测量装置及误差获取方法，能够解决大长度反射镜成本高、安装困难和偏摆角度误差不够精确的技术问题。

2、一方面，本申请提供了一种用于大行程导轨的直线度测量装置，包括导轨和滑动设置在所述导轨上的运动平台，其中，还包括多个沿所述导轨轴向拼接的平面反射镜，所述运动平台朝向所述平面反射镜的一侧设置有直线度测量机构，所述运动平台朝向所述平面反射镜的一侧设置有不重合的第一测试点位和第二测试点位，所述第一测试点位和所述第二测试点位沿所述导轨轴向间隔设置，所述直线度测量机构用于和所述平面反射镜配合测量所述直线度测量机构在所述第一测试点位的第一距离和在所述第二测试点位的第二距离；所述直线度测量机构还用于根据所述第一距离和所述第二距离计算所述运动平台的偏摆角度误差。

3、本申请的用于大行程导轨的直线度测量装置，通过设置多块平面反射镜，并使多块平面反射镜沿导轨轴向依次拼接，替代了传统的大长度反射镜，能适应不同长度的导轨，解决了大长度反射镜成本高、安装困难的技术问题；并且利用直线度测量机构测量自身在两个不同的测试点位到平面反射镜的距离来计算运动平台的偏摆角度误差，可以提高精确度。

4、可选地，本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置，所述直线度测量机构包括第一测量组件和第二测量组件，所述第一测量组件设置在所述第一测试点位上，所述第二测量组件设置在所述第二测试点位上，所述第一测量组件用于和所述平面反射镜配合测量所述第一距离，所述第二测量组件用于和所述平面反射镜配合测量所述第二距离。

5、通过这种设置方式，可实现在全程直线度测量过程中，直线度测量机构都持续输出测量结果及测量信号，保持测量的连续性。

6、可选地，本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置，所述第一测量组件和所述第二测量组件均包括激光器、参考镜、干涉镜和1/4波片，所述激光器设置在所述运动平台朝向所述平面反射镜的一侧，所述激光器、所述干涉镜和所述1/4波片按逐渐靠近所述平面反射镜的顺序依次沿所述激光器的轴线设置，所述激光器用于发出发射光束，所述干涉镜用于把所述发射光束分解为反射光束和透射光束，所述参考镜用于将所述干涉镜的反射光束反射回所述干涉镜，以与穿过所述1/4波片并经所述平面反射镜反射，返回所述干涉镜的所述透射光束干涉，形成干涉光，所述激光器还用于接收所述干涉光。

7、可选地，本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置，所述平面反射镜的中轴线、所述第一测量组件的测量光轴与所述第二测量组件的测量光轴均处于同一高度。

8、通过这种设置方式，可以减小阿贝误差，提高检测精度。

9、可选地，本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置，所述运动平台上设置有微动台，所述微动台调节所述运动平台的位姿。

10、可选地，本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置，还包括控制器，所述控制器分别和所述直线度测量机构以及所述微动台电性连接；所述控制器用于获取所述偏摆角度误差，根据所述偏摆角度误差对所述微动台进行运动控制，以调整所述运动平台的运动偏差。

11、在实际应用中，运动平台进行打印工作，直线度测量机构负责测量运动平台的偏摆角度误差，并将测量的偏摆角度误差传输到控制器中，控制器对直线度测量机构的测量信息进行实时处理，生成运动控制指令并发送到微动台，微动台根据相关指令进行相关角度及定位误差的补偿，对运动平台的位姿进行调节，通过这种方式可形成闭环控制系统，实现高精度定位运动。

12、可选地，本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置，所述平面反射镜的底部设置有调节机构，所述调节机构用于调节所述平面反射镜的高度和摆动角度。

13、可选地，本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置，运动平台朝向导轨的底部设置有气浮块，气浮块用于驱动运动平台。

14、本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置，通过设置多块平面反射镜，并使多块平面反射镜沿导轨轴向依次拼接，替代了传统的大长度反射镜，能适应不同长度的导轨，解决了大长度反射镜成本高、安装困难的技术问题；并且利用直线度测量机构测量自身在两个不同的测试点位到平面反射镜的距离来计算运动平台的偏摆角度误差，可以提高精确度。

15、另一方面，本申请还提供一种误差获取方法，其中，包括以下步骤：

16、s1.获取所述第一距离和所述第二距离；

17、s2.获取所述第一测试点位和所述第二测试点位之间的距离；

18、s3.根据所述第一距离、所述第二距离与所述第一测试点位和所述第二测试点位之间的距离计算所述运动平台的偏摆角度误差。

19、可选地，本申请提供的误差获取方法，步骤s3的计算公式如下：

20、；

21、其中，表示所述运动平台的偏摆角度误差；表示第一距离；表示第二距离；表示所述第一测试点位和所述第二测试点位之间的距离。

22、本申请提供的用于大行程导轨的直线度测量装置及误差获取方法，通过获取第一距离和第二距离；获取第一测试点位和所述第二测试点位之间的距离；根据第一距离、第二距离与第一测试点位和所述第二测试点位之间的距离计算运动平台的偏摆角度误差。可以及时获取运动平台的偏摆角度误差，方便后期对运动平台的位姿进行调节，实现高精度定位运动。

23、综上，本申请的用于大行程导轨的直线度测量装置及误差获取方法，装置通过设置多块平面反射镜，并使多块平面反射镜沿导轨轴向依次拼接，替代了传统的大长度反射镜，能适应不同长度的导轨，解决了大长度反射镜成本高、安装困难的技术问题；并且利用直线度测量机构测量自身在两个不同的测试点位到平面反射镜的距离来计算运动平台的偏摆角度误差，可以提高精确度；方法则可以及时获取运动平台的偏摆角度误差，方便后期对运动平台的位姿进行调节，实现高精度定位运动。

技术特征：

1.一种用于大行程导轨的直线度测量装置，包括导轨（100）和滑动设置在所述导轨（100）上的运动平台（200），其特征在于，还包括多个沿所述导轨（100）轴向拼接的平面反射镜（300），所述运动平台（200）朝向所述平面反射镜（300）的一侧设置有直线度测量机构（400），所述运动平台（200）朝向所述平面反射镜（300）的一侧设置有不重合的第一测试点位和第二测试点位，所述第一测试点位和所述第二测试点位沿所述导轨（100）轴向间隔设置，所述直线度测量机构（400）用于和所述平面反射镜（300）配合测量所述直线度测量机构（400）在所述第一测试点位的第一距离和在所述第二测试点位的第二距离；所述直线度测量机构（400）还用于根据所述第一距离和所述第二距离计算所述运动平台（200）的偏摆角度误差。

2.根据权利要求1所述的用于大行程导轨的直线度测量装置，其特征在于，所述直线度测量机构（400）包括第一测量组件（401）和第二测量组件（402），所述第一测量组件（401）设置在所述第一测试点位上，所述第二测量组件（402）设置在所述第二测试点位上，所述第一测量组件（401）用于和所述平面反射镜（300）配合测量所述第一距离，所述第二测量组件（402）用于和所述平面反射镜（300）配合测量所述第二距离。

3.根据权利要求2所述的用于大行程导轨的直线度测量装置，其特征在于，所述第一测量组件（401）和所述第二测量组件（402）均包括激光器（410）、参考镜（420）、干涉镜（430）和1/4波片（440），所述激光器（410）设置在所述运动平台（200）朝向所述平面反射镜（300）的一侧，所述激光器（410）、所述干涉镜（430）和所述1/4波片（440）按逐渐靠近所述平面反射镜（300）的顺序依次沿所述激光器（410）的轴线设置，所述激光器（410）用于发出发射光束，所述干涉镜（430）用于把所述发射光束分解为反射光束和透射光束，所述参考镜（420）用于将所述干涉镜（430）的反射光束反射回所述干涉镜（430），以与穿过所述1/4波片（440）并经所述平面反射镜（300）反射，返回所述干涉镜（430）的所述透射光束干涉，形成干涉光，所述激光器（410）还用于接收所述干涉光。

4.根据权利要求2所述的用于大行程导轨的直线度测量装置，其特征在于，所述平面反射镜（300）的中轴线、所述第一测量组件（401）的测量光轴与所述第二测量组件（402）的测量光轴均处于同一高度。

5.根据权利要求1所述的用于大行程导轨的直线度测量装置，其特征在于，所述运动平台（200）上设置有微动台（220），所述微动台（220）调节所述运动平台（200）的位姿。

6.根据权利要求5所述的用于大行程导轨的直线度测量装置，其特征在于，还包括控制器（500），所述控制器（500）分别和所述直线度测量机构（400）以及所述微动台（220）电性连接；所述控制器（500）用于获取所述偏摆角度误差，根据所述偏摆角度误差对所述微动台（220）进行运动控制，以调整所述运动平台（200）的运动偏差。

7.根据权利要求1所述的用于大行程导轨的直线度测量装置，其特征在于，所述平面反射镜（300）的底部设置有调节机构（600），所述调节机构（600）用于调节所述平面反射镜（300）的高度和摆动角度。

8.根据权利要求1所述的用于大行程导轨的直线度测量装置，其特征在于，所述运动平台（200）的底部设置有气浮块（210），所述气浮块（210）用于驱动所述运动平台（200）。

9.一种误差获取方法，用于权利要求1-8任一项所述的用于大行程导轨的直线度测量装置，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的误差获取方法，其特征在于，步骤s3的计算公式如下：

技术总结
本申请涉及导轨直线度测量技术领域，涉及一种用于大行程导轨的直线度测量装置及误差获取方法，装置包括导轨和滑动设置在所述导轨上的运动平台，其中，还包括多个沿所述导轨轴向拼接的平面反射镜，所述运动平台朝向所述平面反射镜的一侧设置有直线度测量机构，所述运动平台朝向所述平面反射镜的一侧设置有不重合的第一测试点位和第二测试点位，所述直线度测量机构用于和所述平面反射镜配合测量所述直线度测量机构在所述第一测试点位的第一距离和在所述第二测试点位的第二距离；所述直线度测量机构还用于根据所述第一距离和所述第二距离计算所述运动平台的偏摆角度误差。本发明具有成本低、安装简单和精度高的有益效果。

技术研发人员：汪书辉,李奇,王冠明,曹东豪,周川堰
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12