本發(fā)明涉及工業(yè)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超精密測量平臺。

背景技術(shù)：

隨著超精密加工技術(shù)和工藝的發(fā)展，超精密測量技術(shù)也不斷發(fā)展，沒有超精密的測量技術(shù)，超精密加工也無從談起。換言之，超精密測量技術(shù)是超精密加工技術(shù)的前提和基礎(chǔ)。磁懸浮技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，在超精密加工和制造領(lǐng)域中也不斷的應(yīng)用，例如超精密磁懸浮主軸、超精密磁懸浮轉(zhuǎn)臺、超精密磁懸浮滑臺等；氣浮在超精密加工中已廣泛應(yīng)用并取得一定成果，例如超精密氣浮主軸、超精密氣浮轉(zhuǎn)臺、超精密氣浮導(dǎo)軌等均已在國內(nèi)外高精密機床上應(yīng)用。

現(xiàn)在市場上的三坐標測量機等超精密測量設(shè)備，測量精度沒有國外的設(shè)備精度高且價格昂貴，支架上支撐測量平臺部分為氣浮隔震器，在測量過程中不能保證測量平臺的剛性，即在測量過程中，測量平臺容易發(fā)生浮動，影響最終的測量效果；測量機運動軸部分以及三坐標測量機等測量設(shè)備一般選用機械式導(dǎo)軌，很少采用氣浮導(dǎo)軌，機械式導(dǎo)軌的定位精度和直線度遠遠沒有氣浮式導(dǎo)軌定位精度高，同時市場上的測量平臺的測量行程也相對較小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種高精度、高穩(wěn)定性、大測量行程的超精密測量平臺。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種超精密測量平臺，包括機架組件、鎖死螺母、地腳調(diào)節(jié)螺釘、支架、電位器式傳感器、磁懸浮組件、花崗巖平臺、X軸氣浮導(dǎo)軌組件、第一立柱、第二立柱、橫梁、Y軸氣浮導(dǎo)軌組件、高精度傳感器、磁吸裝置、調(diào)節(jié)桿、測微儀和中央處理器，其中，所述地腳調(diào)節(jié)螺釘設(shè)置在所述機架組件底部，所述鎖死螺母設(shè)置在地腳調(diào)節(jié)螺釘上且靠近機架組件底部；所述電位器式傳感器設(shè)置在所述支架上，所述支架設(shè)置在機架組件上；所述花崗巖平臺位于機架組件上方，所述磁懸浮組件設(shè)置在機架組件和花崗巖平臺之間且與兩者相連接；所述X軸氣浮導(dǎo)軌組件設(shè)置在花崗巖平臺的上表面；所述第一立柱通過所述橫梁與所述第二立柱相連接，所述第一立柱底部設(shè)置在X軸氣浮導(dǎo)軌組件上，所述第二立柱底部位于花崗巖平臺的上表面；所述Y軸氣浮導(dǎo)軌組件設(shè)置在所述橫梁上，所述高精度傳感器設(shè)置在Y軸氣浮導(dǎo)軌組件底部；所述磁吸裝置設(shè)置在X軸氣浮導(dǎo)軌組件上，所述測微儀通過所述調(diào)節(jié)桿與磁吸裝置相連接；所述中央處理器設(shè)置在機架組件內(nèi)；

所述支架設(shè)有三個，分別設(shè)置在所述機架組件側(cè)面四個豎棱中的任意三個豎棱上，所述電位器式傳感器設(shè)有三個，相應(yīng)設(shè)置在所述三個支架頂部；所述電位器式傳感器位于所述花崗巖平臺下表面的下方，且位于花崗巖平臺下表面的邊角處；

所述磁懸浮組件包括四組強力電磁鐵，每組強力電磁鐵包括上強力電磁鐵和下強力電磁鐵，所述上強力電磁鐵分布在所述花崗巖平臺下表面的四角，所述下強力電磁鐵分布在所述機架組件上表面的四角，且與上強力電磁鐵相對應(yīng)設(shè)置；所述上強力電磁鐵外套有通電線圈，線圈通電后，上強力電磁鐵和下強力電磁鐵具有相同極性；

所述X軸氣浮導(dǎo)軌組件包括花崗巖基座、X軸氣浮滑塊、過渡板、同步齒輪帶輪和伺服電機，其中，所述花崗巖基座固定在所述花崗巖平臺上表面，所述X軸氣浮滑塊騎滑在花崗巖基座上，所述過渡板設(shè)置在X軸氣浮滑塊頂部，所述同步齒輪帶輪固定在花崗巖基座上，所述伺服電機設(shè)置在X軸氣浮滑塊的側(cè)面，且伺服電機的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有齒輪，所述齒輪與同步齒輪帶輪相連接；

所述第一立柱的底部和磁吸裝置都設(shè)置在所述X軸氣浮導(dǎo)軌組件的過渡板上；所述第二立柱的底部設(shè)有氣浮塊，所述氣浮塊的下表面設(shè)有小孔，所述氣浮塊的下表面與所述花崗巖平臺上表面相接觸；所述X軸氣浮滑塊、第一立柱、橫梁、第二立柱和氣浮塊相互通氣；

所述Y軸氣浮導(dǎo)軌組件包括Y軸氣浮滑塊，所述Y軸氣浮滑塊騎滑在所述橫梁上，所述高精度傳感器設(shè)置在所述Y軸氣浮滑塊底部；

所述中央處理器分別與所述電位器式傳感器、磁懸浮組件、伺服電機、測微儀和高精度傳感器相連接。

優(yōu)選地，所述機架組件由鐵方管焊接而成。

優(yōu)選地，所述X軸氣浮導(dǎo)軌組件的過渡板由鐵材料制成。

優(yōu)選地，所述X軸氣浮導(dǎo)軌組件的花崗巖基座的長度為1500mm。

優(yōu)選地，所述第二立柱的底部的氣浮塊下表面開有四個直徑為3mm的小孔，內(nèi)裝有直徑為0.018mm的紅寶石節(jié)流塞，且小孔處還設(shè)有深度為0.2mm，寬度為1mm的環(huán)形均壓卸荷槽。

優(yōu)選地，所述第一立柱、橫梁和第二立柱都由鋁合金空心方管構(gòu)成。

本發(fā)明的工作原理：

工作時，先使用千斤頂將機架組件整體抬高，機架組件底部四個角安裝地腳調(diào)節(jié)螺釘和鎖死螺母，安裝完成后撤去千斤頂，將水平儀放置在花崗巖平臺上，用扳手調(diào)節(jié)地腳調(diào)節(jié)螺釘使花崗巖平臺升高或者降低，只需分別調(diào)節(jié)任意三個地腳調(diào)節(jié)螺釘即可，因為三點確定一個平面，人眼觀察花崗巖平臺大致調(diào)節(jié)至水平即可，然后擰緊四個鎖死螺母，固定機架組件的高度位置；花崗巖平臺和機架組件之間安裝磁懸浮組件，機架組件側(cè)面四個豎棱中的任意三個豎棱上安裝支架，支架上安裝電位器式傳感器，通過三個電位器式傳感器測量電位器式傳感器的探測頭到花崗巖平臺下表面的距離并反饋給中央處理器，中央處理器控制對磁懸浮組件上強力電磁鐵的線圈通電，使花崗巖平臺局部抬高或者降低，最終使花崗巖平臺整體斜度滿足要求，斜度在5μm內(nèi)；將花崗巖平臺調(diào)至規(guī)定斜度后，在花崗巖平臺的上表面安裝X軸氣浮導(dǎo)軌組件，并進一步安裝好過渡板，第一立柱、橫梁、Y軸氣浮導(dǎo)軌組件和第二立柱；將X軸氣浮導(dǎo)軌組件通氣后，用塞尺測試檢驗X軸氣浮導(dǎo)軌組件和Y軸氣浮導(dǎo)軌組件是否安裝滿足要求，使氣膜厚度達到30μm；花崗巖基座上裝有同步齒輪帶輪，伺服電機設(shè)置在X軸氣浮滑塊的側(cè)面，且伺服電機的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有齒輪，齒輪與同步齒輪帶輪相連接，中央處理器控制伺服電機使X軸氣浮導(dǎo)軌組件在X軸上做高精度運動，而Y軸氣浮導(dǎo)軌組件因為不用經(jīng)常運動，可在Y軸氣浮導(dǎo)軌組件通氣并保持氣浮狀態(tài)下進行手動撥動使其在Y軸上運動；高精度傳感器安裝在Y軸氣浮導(dǎo)軌組件底部，正對著被測件，測量被測件的粗糙度、面型精度時，X軸氣浮導(dǎo)軌組件和Y軸氣浮導(dǎo)軌組件配合運動，高精度傳感器采集被測件的形貌特征，并傳輸給中央處理器進行處理，即可得出測量結(jié)果；而測量被測件的直線度和平面度時，就需要使用測微儀，測微儀通過調(diào)節(jié)桿與磁吸裝置相連接，磁吸裝置設(shè)置在X軸氣浮導(dǎo)軌組件的過渡板上，通過控制調(diào)節(jié)桿進而控制測微儀探頭靠近被測件，使測微儀探頭接觸測量被測件的直線度、平面度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果：

(1)本發(fā)明X軸氣浮導(dǎo)軌組件和Y軸氣浮導(dǎo)軌組件均采用多孔質(zhì)石墨節(jié)流，氣膜厚度30μm左右，氣膜剛度較好，第二立柱底部的氣浮塊直接和花崗巖平臺接觸，并且采用黃銅塞紅寶石節(jié)流，氣浮面設(shè)置均壓卸荷槽，有效防止氣震的發(fā)生，較易實現(xiàn)高精度運動和測量；

(2)本發(fā)明的花崗巖平臺經(jīng)過細致研磨，平面度為10μm，遠遠滿足超精密直線度、平面度測量的需求；

(3)本發(fā)明使用磁懸浮組件配合電位器式傳感器進行細致調(diào)節(jié)，進一步提高了調(diào)節(jié)的精度，以及調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，磁懸浮組件的上強力電磁鐵和下強力電磁鐵為同性磁極，上強力電磁鐵的線圈帶電后控制兩者之間的磁極強度進而控制距離，且一旦線圈斷電后，上強力電磁鐵的極性并不會消失或者改變，待下一次通電后極性或者磁極對間的距離才會改變；

(4)本發(fā)明X軸氣浮導(dǎo)軌組件的花崗巖基座的長度為1500mm，具有極大的測量行程，使高精度傳感器和測微儀可以測量長度在1500mm內(nèi)的被測件的各種參數(shù)，如面型精度、粗糙度、直線度和平面度等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的左視圖；

圖3為本發(fā)明的俯視圖。

圖中附圖標記為：1、地腳調(diào)節(jié)螺釘；2、鎖死螺母；3、機架組件；4、支架；5、電位器式傳感器；6、花崗巖平臺；7、X軸氣浮導(dǎo)軌組件；8、磁吸裝置；9、調(diào)節(jié)桿；10、第一立柱；11、橫梁；12、Y軸氣浮導(dǎo)軌組件；13、高精度傳感器；14、測微儀；15、第二立柱；16、氣浮塊；17、磁懸浮組件；18、過渡板；19、伺服電機；20、同步齒輪帶輪。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

如圖1～3所示，一種超精密測量平臺，包括機架組件、鎖死螺母、地腳調(diào)節(jié)螺釘、支架、電位器式傳感器、磁懸浮組件、花崗巖平臺、X軸氣浮導(dǎo)軌組件、第一立柱、第二立柱、橫梁、Y軸氣浮導(dǎo)軌組件、高精度傳感器、磁吸裝置、調(diào)節(jié)桿、測微儀和中央處理器，其中，所述機架組件由鐵方管焊接而成，所述地腳調(diào)節(jié)螺釘設(shè)置在所述機架組件底部，所述鎖死螺母設(shè)置在地腳調(diào)節(jié)螺釘上且靠近機架組件底部；所述電位器式傳感器設(shè)置在所述支架上，所述支架設(shè)置在機架組件上；所述花崗巖平臺位于機架組件上方，花崗巖平臺的面積為1500mm×1200mm，具有很強的穩(wěn)定性、耐腐蝕和抗干擾性，且此花崗巖平臺放置被測件的平面經(jīng)過細致研磨，平面度達到10μm；所述磁懸浮組件設(shè)置在機架組件和花崗巖平臺之間且與兩者相連接；所述X軸氣浮導(dǎo)軌組件設(shè)置在花崗巖平臺的上表面；所述第一立柱通過所述橫梁與所述第二立柱相連接，所述第一立柱底部設(shè)置在X軸氣浮導(dǎo)軌組件上，所述第二立柱底部位于花崗巖平臺的上表面；所述Y軸氣浮導(dǎo)軌組件設(shè)置在所述橫梁上，所述高精度傳感器設(shè)置在Y軸氣浮導(dǎo)軌組件底部；所述磁吸裝置設(shè)置在X軸氣浮導(dǎo)軌組件上，所述測微儀通過所述調(diào)節(jié)桿與磁吸裝置相連接；所述中央處理器設(shè)置在機架組件內(nèi)；

所述支架設(shè)有三個，分別設(shè)置在所述機架組件側(cè)面四個豎棱中的任意三個豎棱上，所述電位器式傳感器設(shè)有三個，相應(yīng)設(shè)置在所述三個支架頂部；所述電位器式傳感器位于所述花崗巖平臺下表面的下方，且位于花崗巖平臺下表面的邊角處；

所述磁懸浮組件包括四組強力電磁鐵，每組強力電磁鐵包括上強力電磁鐵和下強力電磁鐵，所述上強力電磁鐵分布在所述花崗巖平臺下表面的四角，所述下強力電磁鐵分布在所述機架組件上表面的四角，且與上強力電磁鐵相對應(yīng)設(shè)置；所述上強力電磁鐵外套有通電線圈，線圈通電后，上強力電磁鐵和下強力電磁鐵具有相同極性，線圈通電后，上強力電磁鐵和下強力電磁鐵帶有同種極性，且磁極強度正比于線圈通電電流量大小，斷電后，兩個磁鐵磁場強度保持不變，待下次通電后磁場強度再隨電流變化；

所述X軸氣浮導(dǎo)軌組件包括花崗巖基座、X軸氣浮滑塊、過渡板、同步齒輪帶輪和伺服電機，其中，所述花崗巖基座固定在所述花崗巖平臺上表面，所述花崗巖基座的長度為1500mm，所述花崗巖基座的截面呈“T”型結(jié)構(gòu)，所述X軸氣浮滑塊騎滑在花崗巖基座上，X軸氣浮滑塊是閉式氣浮滑塊，采用多孔質(zhì)石墨節(jié)流，由上滑塊、左側(cè)面滑塊、左下側(cè)面滑塊、右側(cè)面滑塊、右下側(cè)面滑塊組成，內(nèi)部和花崗巖基座配合的面均有20mm深的方型槽來裝配加工好的氣浮多孔質(zhì)石墨，該石墨的孔徑率為20μm，孔隙率為30％，通氣后氣體通過石墨孔隙使氣浮滑塊組件浮起，X軸氣浮滑塊內(nèi)側(cè)和花崗巖基座之間的氣膜間隙是30μm左右；所述過渡板設(shè)置在X軸氣浮滑塊頂部，所述過渡板由鐵材料制成，所述同步齒輪帶輪固定在花崗巖基座上，所述伺服電機設(shè)置在X軸氣浮滑塊的側(cè)面，且伺服電機的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有齒輪，所述齒輪與同步齒輪帶輪相連接；

所述第一立柱的底部和磁吸裝置都設(shè)置在所述X軸氣浮導(dǎo)軌組件的過渡板上；所述第二立柱的底部設(shè)有氣浮塊，所述氣浮塊的下表面設(shè)有小孔，具體來說，所述第二立柱的底部的氣浮塊下表面開有四個直徑為3mm的小孔，內(nèi)裝有直徑為0.018mm的紅寶石節(jié)流塞，且小孔處還設(shè)有深度為0.2mm，寬度為1mm的環(huán)形均壓卸荷槽，所述氣浮塊的下表面與所述花崗巖平臺上表面相接觸；所述X軸氣浮滑塊、第一立柱、橫梁、第二立柱和氣浮塊相互通氣，所述第一立柱、橫梁和第二立柱都由鋁合金空心方管構(gòu)成，所述橫梁規(guī)格為1080mm×100mm×100mm×10mm(長×寬×高×厚)；

所述Y軸氣浮導(dǎo)軌組件包括Y軸氣浮滑塊，所述Y軸氣浮滑塊騎滑在所述橫梁上，所述高精度傳感器設(shè)置在所述Y軸氣浮滑塊底部，具體來說，Y軸氣浮滑塊設(shè)有上、下、左、右四塊氣浮滑塊，每個氣浮滑塊里均裝嵌有厚度為15mm的氣浮石墨，通氣后Y軸氣浮導(dǎo)軌組件會被浮起，氣膜間隙為30μm，可以實現(xiàn)極低摩擦的運動；

所述中央處理器分別與所述電位器式傳感器、磁懸浮組件、伺服電機、測微儀和高精度傳感器相連接，所述中央處理器包括單片機。

工作時，先使用千斤頂將機架組件整體抬高，機架組件底部四個角安裝地腳調(diào)節(jié)螺釘和鎖死螺母，安裝完成后撤去千斤頂，將水平儀放置在花崗巖平臺上，用扳手調(diào)節(jié)地腳調(diào)節(jié)螺釘使花崗巖平臺升高或者降低，只需分別調(diào)節(jié)任意三個地腳調(diào)節(jié)螺釘即可，因為三點確定一個平面，人眼觀察花崗巖平臺大致調(diào)節(jié)至水平即可，然后擰緊四個鎖死螺母，固定機架組件的高度位置；花崗巖平臺和機架組件之間安裝磁懸浮組件，機架組件側(cè)面四個豎棱中的任意三個豎棱上安裝支架，支架上安裝電位器式傳感器，通過三個電位器式傳感器測量電位器式傳感器的探測頭到花崗巖平臺下表面的距離并反饋給中央處理器，中央處理器控制對磁懸浮組件上強力電磁鐵的線圈通電，使花崗巖平臺局部抬高或者降低，最終使花崗巖平臺整體斜度滿足要求，斜度在5μm內(nèi)；將花崗巖平臺調(diào)至規(guī)定斜度后，在花崗巖平臺的上表面安裝X軸氣浮導(dǎo)軌組件，并進一步安裝好過渡板，第一立柱、橫梁、Y軸氣浮導(dǎo)軌組件和第二立柱；將X軸氣浮導(dǎo)軌組件通氣后，用塞尺測試檢驗X軸氣浮導(dǎo)軌組件和Y軸氣浮導(dǎo)軌組件是否安裝滿足要求，使氣膜厚度達到30μm；花崗巖基座上裝有同步齒輪帶輪，伺服電機設(shè)置在X軸氣浮滑塊的側(cè)面，且伺服電機的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有齒輪，齒輪與同步齒輪帶輪相連接，中央處理器控制伺服電機使X軸氣浮導(dǎo)軌組件在X軸上做高精度運動，而Y軸氣浮導(dǎo)軌組件因為不用經(jīng)常運動，可在Y軸氣浮導(dǎo)軌組件通氣并保持氣浮狀態(tài)下進行手動撥動使其在Y軸上運動；高精度傳感器安裝在Y軸氣浮導(dǎo)軌組件底部，正對著被測件，測量被測件的粗糙度、面型精度時，X軸氣浮導(dǎo)軌組件和Y軸氣浮導(dǎo)軌組件配合運動，高精度傳感器采集被測件的形貌特征，并傳輸給中央處理器進行處理，即可得出測量結(jié)果；而測量被測件的直線度和平面度時，就需要使用測微儀，測微儀通過調(diào)節(jié)桿與磁吸裝置相連接，磁吸裝置設(shè)置在X軸氣浮導(dǎo)軌組件的過渡板上，通過控制調(diào)節(jié)桿進而控制測微儀探頭靠近被測件，使測微儀探頭接觸測量被測件的直線度、平面度。

本發(fā)明X軸氣浮導(dǎo)軌組件和Y軸氣浮導(dǎo)軌組件均采用多孔質(zhì)石墨節(jié)流，氣膜厚度30μm左右，氣膜剛度較好，第二立柱底部的氣浮塊直接和花崗巖平臺接觸，并且采用黃銅塞紅寶石節(jié)流，氣浮面設(shè)置均壓卸荷槽，有效防止氣震的發(fā)生，較易實現(xiàn)高精度運動和測量；花崗巖平臺經(jīng)過細致研磨，平面度為10μm，遠遠滿足超精密直線度、平面度測量的需求；使用磁懸浮組件配合電位器式傳感器進行細致調(diào)節(jié)，進一步提高了調(diào)節(jié)的精度，以及調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，磁懸浮組件的上強力電磁鐵和下強力電磁鐵為同性磁極，上強力電磁鐵的線圈帶電后控制兩者之間的磁極強度進而控制距離，且一旦線圈斷電后，上強力電磁鐵的極性并不會消失或者改變，待下一次通電后極性或者磁極對間的距離才會改變；X軸氣浮導(dǎo)軌組件的花崗巖基座的長度為1500mm，具有極大的測量行程，使高精度傳感器和測微儀可以測量長度在1500mm內(nèi)的被測件的各種參數(shù)，如面型精度、粗糙度、直線度和平面度等。

上述為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述內(nèi)容的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。