[发明专利]一种高精度二维平移台垂直度检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种高精度二维平移台垂直度检测方法及装置，检测方法，包括如下步骤：将具有两个相互垂直的第一测量面和第二测量面的测量物固定安装在二维平移台的滑台上；滑台沿着X轴导轨移动，采集第一测量面的移动距离x_i和第二测量面的垂直跳动量Δy_i；滑台沿着Y轴导轨移动，采集第二测量面的移动距离y_i和第一测量面的水平跳动量Δx_i；处理系统根据最小二乘法拟合计算出二维平移台的垂直度θ_s。由于二维平移台通过安装具有两个相互垂直的第一测量面和第二测量面的测量物进行非接触式测量，再通过两个测量面的移动距离和跳动量拟合计算出二维平移台的垂直度，从而本检测方法的测量精度高，检测效率也极大提升。

技术领域

本发明涉及垂直度的测量，具体涉及一种高精度二维平移台垂直度检测方法及装置。

背景技术

由于精密位移测量仪器的发展，对测量的精度的要求越来越高，传统的测量精度已经无法满足实际需求。目前超精密制造与检测领域对运动扫描的精度等指标要求越来越高，特别是针对平面二维运动的应用场合。目前二维堆叠结构的运动平台垂直度检测方法是传统的打表法，即在运动滑台面固定安装花岗石标准方尺，在平移台安装基面固定连接千分表磁力表座，选择一个运动方向作为参考轴，调整方尺参考面与运动方向的平行度，使得千分表的全程跳动示数最小，然后在另一运动方向用千分表测量全程跳动，两次测量斜率角度误差加上标准方尺的固有误差即可得到二维堆叠结构平移台的垂直度误差。这种方法目前比较实用，但是由于误差源固定（千分尺和标准方尺固有误差），因此测量精度有限。要求更高垂直度误差测量精度的方法需要在传统测量架构上进行改进，利用光学干涉非接触测量可以提高测量精度。

发明内容

本申请提供一种非接触式的能够高精度测量二维平移台垂直度的方法及装置。

根据第一方面，一种实施例中提供一种高精度二维平移台垂直度检测方法，包括如下步骤：

将具有两个相互垂直的第一测量面和第二测量面的测量物固定安装在二维平移台的滑台上，并且测量物的第一测量面法向与二维平移台的X轴导轨平行；

滑台沿着X轴导轨移动，处理系统通过与第一测量面相对的第一非接触式传感器采集第一测量面的移动距离x_i，并通过与第二测量面相对的第二非接触式传感器采集第二测量面的垂直跳动量Δy_i；

滑台沿着Y轴导轨移动，处理系统通过与第二测量面相对的第二非接触式传感器采集第二测量面的移动距离y_i，并通过与第一测量面相对的第一非接触式传感器采集第一测量面的水平跳动量Δx_i；

处理系统通过最小二乘法拟合得到X轴导轨相对测量物运动轨迹的偏差角度θ_x和Y轴导轨相对测量物运动轨迹的偏差角度θ_y，并计算出二维平移台的垂直度θ_s=θ₀+θ_x-θ_y，其中θ₀为第一测量面与第二测量面的垂直度。

进一步地，测量物通过自准直仪将第一测量面法向调节至与二维平移台上的X轴导轨平行。

进一步地，第一测量面和第二测量面均为平面反射镜，第一非接触式传感器和第二非接触式传感器均为平面镜双频位移干涉仪。

在其他实施例中，第一测量面和第二测量面均上镀有导电膜，第一非接触式传感器和第二非接触式传感器均为电容传感器或电压传感器。

根据第二方面，一种实施例中提供一种高精度二维平移台垂直度检测装置，包括：

测量物，其具有两个相互垂直的第一测量面和第二测量面，测量物固定安装在二维平移台的滑台上，第一测量面法向与二维平移台的X轴导轨平行；