郭俊康,李鑫波,李勰

(1.西安交通大学机械工程学院,710049,西安;2.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室,710049,西安)

高端精密装备的技术水平与研发能力是现代工业中国家竞争力与综合国力的重要因素。直线导轨系统广泛应用于精密机床、半导体制造装备等高端精密装备中,其几何精度与运动精度直接决定着精密装备的整机精度性能[1]。直线导轨系统包含3项线性误差(定位误差、水平和竖直平动误差)和3项姿态误差(俯仰、偏摆和滚转),其中定位误差通常由丝杠等驱动单元决定,并通过光栅进行检测与反馈,其他的五自由度误差取决于导轨、导轨安装基准面的加工误差。对于高端精密装备来说,由于其运动精度要求苛刻,在直线导轨实际装配中往往需要反复测量、拆装、调整[2]。

当前对于直线导轨误差测量多采用激光干涉仪、激光准直仪、电子水平仪等。测量过程中,通常每次只能进行单项误差测量,需要更换测量组件或仪器才可完成多自由度的完全测量。因此,测量手段不足成为了制约精密装备制造效率、质量提升的主要瓶颈问题,直线导轨系统多自由度误差同时测量技术越来越得到国内外研究机构及生产企业的重视[3-4]。

当前多自由度误差同时测量研究的测量原理与方案主要包括3类:基于激光准直的方案、基于激光干涉的方案、基于光栅衍射的方案。文献[5]设计了一个特殊组合棱镜,并提出了和相敏检测技术相结合,测量移动工作台五自由度误差的方法。……