[发明专利]一种高精度的光栅拼接误差校正装置和方法

权利要求书

1.一种高精度的光栅拼接误差校正装置，其特征在于，包括底座，设置在所述底座上并用于装配第一光栅的二维校正单元，以及设置在所述底座上并用于装配第二光栅的三维校正单元，其中所述第一光栅和所述第二光栅拼接形成拼接光栅，其中所述二维校正单元用于调整所述第一光栅的位置姿态，以校正所述拼接光栅绕光栅法线方向的旋转误差Δθ_z和沿光栅矢量方向的平移误差Δx，其中所述三维校正单元用于调整所述第二光栅的位置姿态，以校正所述拼接光栅绕光栅矢量方向的旋转误差Δθ_x，绕光栅栅线方向的旋转误差Δθ_y，以及沿光栅法线方向的平移误差Δz，其中光栅法线方向为z轴方向，光栅矢量方向为x轴方向，光栅栅线方向为y轴方向，通过所述二维校正单元和所述三维校正单元分别对所述第一光栅和所述第二光栅的位置姿态的调整，实现所述拼接光栅的五维拼接误差校正；

所述二维校正单元包括支撑于所述支撑座之上的二维运动平台、固定于所述二维运动平台的第一光栅座、设置于所述二维运动平台的x轴线性促动器，用于固定所述x轴线性促动器的x轴螺母，设置于所述二维运动平台的y轴线性促动器，以及用于固定所述y轴线性促动器的y轴螺母；所述第一光栅座用于装配所述第一光栅，所述二维运动平台具有多个柔性结构，多个所述柔性结构包括两个第一柔性结构和设置在两个第一柔性结构之间的第二柔性结构；

其中所述二维运动平台通过以所述第二柔性结构为轴来调节所述y轴线性促动器的位移量的方式，使得所述二维运动平台以所述第二柔性结构为轴旋转，从而实现所述拼接光栅绕光栅法线方向的旋转误差Δθ_z的校正；所述二维运动平台通过以两个所述第一柔性结构为轴来调节所述x轴线性促动器的位移量的方式，使得所述二维运动平台以两个所述第一柔性结构为轴沿x轴方向发生位移，从而实现所述拼接光栅沿光栅矢量方向的平移误差Δx的校正。

2.根据权利要求1所述的高精度的光栅拼接误差校正装置，其特征在于，所述底座包括底板和设置在所述底板之上的支撑座，所述二维校正单元支撑于所述支撑座之上，所述三维校正单元支撑于所述底板之上，所述支撑座为工形支撑座。

3.根据权利要求2所述的高精度的光栅拼接误差校正装置，其特征在于，所述三维校正单元包括支撑于所述底板之上的固定板，间隔设置于所述固定板之上的弹性柱、第一线性促动器、第二线性促动器以及第三线性促动器，柔性固定在所述弹性柱、所述第一线性促动器、所述第二线性促动器以及所述第三线性促动器之上的三维运动平台，以及固定在所述三维运动平台之上的第二光栅座；所述弹性柱和所述第一线性促动器间隔设置在所述固定板的靠近于所述支撑座的一侧，且所述弹性柱和所述第二线性促动器呈对角设置，所述第一线性促动器和所述第三线性促动器呈对角设置，所述第二光栅座用于装配所述第二光栅；

其中所述三维运动平台通过固定所述弹性柱和所述第三线性促动器而调节所述第一线性促动器和所述第二线性促动器沿光栅法线方向的位移量的方式，校正所述拼接光栅绕光栅矢量方向的旋转误差Δθ_x，所述三维运动平台通过固定所述弹性柱和所述第一线性促动器而调节所述第二线性促动器与所述第三线性促动器沿光栅法线方向位移量的方式，校正所述拼接光栅绕光栅栅线方向的旋转误差Δθ_y，所述三维运动平台通过调节所述弹性柱、所述第一线性促动器、所述第二线性促动器以及所述第三线性促动器沿光栅法线方向的位移量的方式，校正所述拼接光栅沿光栅法线方向的平移误差Δz。

4.根据权利要求3所述的高精度的光栅拼接误差校正装置，其特征在于，所述弹性柱包括外螺纹筒、可转动地套设于所述外螺纹筒的z轴螺母、设置在所述外螺纹筒内的垫片、固定于所述垫片之上的压缩弹簧、以及固定于所述压缩弹簧和所述三维运动平台之间的顶柱，其中所述垫片延伸有至少两个对称设置的滑块，所述外螺纹筒设置有对应的滑槽，所述滑块以突出于对应的所述滑槽的状态设置在所述z轴螺母之上或之下，以此在所述z轴螺母沿所述外螺纹筒被转动时，两个所述滑块被所述z轴 螺母联动而沿所述滑槽滑动，从而使得所述垫片联动所述压缩弹簧移动，由此实现对所述弹性柱沿光栅法线方向的位移量的调节。