[發明專利]一種用于高精度垂向伺服機構的游標式測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201410277186.5
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104019749A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 劉楊;劉啟循;陳興林;李宗哲;李欣;陳震宇;范文超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B7/02;G05D3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于高精度垂向伺服機構的游標式測量裝置，其特征在于所述測量裝置由氣路部分、垂向運動部分、測量部分和測量補償部分構成，其中：?

所述的的垂向運動部分由基座、內套筒、外套筒、上平面、運動直線電機以及垂向運動控制器組成；內套筒的下端與基座無縫固聯，外套筒的上端與上平面無縫固聯，外套筒的下端套于內套筒上部的外面，運動直線電機的定子固聯在內套筒中，運動直線電機的動子一端與上平面固聯，垂向運動控制器固定在定子上；?

所述的氣路部分位于垂向運動部分外部，由高壓氣瓶、開關閥、比例閥、氣壓控制器組成，高壓氣瓶安裝在基座上面，高壓氣瓶與內套筒之間連接有開關閥，比例閥與內套筒相連，氣壓控制器與比例閥連接；?

所述的測量部分位于垂向運動部分內部，由直線光柵和測量讀數頭組成，直線光柵固聯在外套筒的內側壁上，測量讀數頭固定在運動直線電機定子的頂端；?

所述的測量補償部分位于垂向運動部分內部，由補償直線電機、讀數頭、電容傳感器、電容傳感器基板和測量補償控制器組成，補償直線電機的定子固聯在內套筒中，讀數頭固定在補償直線電機定子的頂端，測量補償控制器固定在補償直線電機的定子上，電容傳感器與電容傳感器基板正面平行相對，電容傳感器基板固定在補償直線電機的動子頂端。?

2.根據權利要求1所述的用于高精度垂向伺服機構的游標式測量裝置，其特征在于所述氣路部分的各部件之間通過耐壓管線連接。?

3.一種利用權利要求1-2任一權利要求所述的用于高精度垂向伺服機構的游標式測量裝置進行位移測量的方法，其特征在于所述方法步驟如下：?

一、在測量裝置安裝完成后，通過高精度的激光干涉儀對直線光柵進行標定，減小了直線光柵制造中產生的非線性因素；?

二、打開開關閥，通過高壓氣瓶為內套筒腔部提供恒壓氣體，并通過氣壓控制器調節比例閥開度使外套筒部分得到重力補償，同時氣壓在內外套筒之間形成氣膜，保證其可以相對微小摩擦運動，減輕了直線電機的負重；?

三、垂向運動部分通過控制運動直線電機帶動伺服機構垂向運動，在控制運動直線電機達到目標位置的過程中，當達到直線光柵的測量精度以后，暫停運動直線電機，然后控制補償直線電機帶動電容傳感器的基板運動到目標位置的上一個經過激光干涉儀標定的直線光柵位移處，然后以此為電容傳感器的基板位置，控制運動直線電機運動，通過電容傳感器測得的位移量對實際位置進行精調，達到測量精度后，標定后的基板位移值和電容傳感器的位移值之和即是最終的實際位移。

4.根據權利要求3所述的利用用于高精度垂向伺服機構的游標式測量裝置進行位移測量的方法，其特征在于所述直線光柵的標定方法如下：將激光干涉儀和直線光柵相對平行放置，通過激光干涉儀依次對直線光柵每一個大刻度進行標定。?

5.根據權利要求4所述的利用用于高精度垂向伺服機構的游標式測量裝置進行位移測量的方法，其特征在于所述兩個相鄰刻度之間不超過電容傳感器的量程。?