运动控制技术

超长尺寸基线装置/大长度校准标准装置

时间:2026/01/31

超长尺寸基线装置/大长度校准标准装置:由长导轨标准系统、激光扫描仪校准系统、竖直长度标准装置组成。具体技术指标如下:


1. 长导轨标准系统

花岗石导轨、支撑系统、滑动工作台、空气温度传感器、材料温度传感器、湿度传感器、空气压力传感器、双频激光干涉仪、图像采集系统、置尺平台、系统安装用机械附件、被检仪器调整台、数据处理系统。



(1)静态测长误差:±(0.1μm+0.1×10 -6L);★(可定制)

(2)X方向定位精度∆d:|∆d|≤2μm;★(可定制)

(3)最大移动速度:5m/s;★(可定制)

(4)导轨采用大理石/花岗石制造,导轨工作面无划伤、裂纹、夹层、锈蚀等影响气浮质量的缺陷(导轨内侧面:直线电机安装槽)。导轨系统由14根4米长导轨拼接而成(导轨总长56米),有效行程不小于54米;要求截面尺寸不小于600mm×400mm,导轨内侧面加工直线电机安装槽;

(5)X向导轨直线度:★

水平面内的直线度不大于:0.003mm/m;0.015mm/4000mm;0.06mm/20m;0.3mm/50m;(长度可定制)

侧导向面的直线度不大于:0.003mm/m;0.02mm/4000mm;0.07mm/20m;0.35mm/50m;(长度可定制)

(6)支撑系统包括气浮块支撑系统和辅助支撑系统两部分,其中气浮块支撑系统作为主支撑。导轨支撑系统需采用可调整装置,以便地基发生轻微沉降时,可对导轨进行调整,调整范围不小于±15mm;★

(7)滑动工作台为气吸附结构,主体采用花岗石。配备有驱动吸附滑块,电磁断气阀可自动实现断气锁紧。

滑动工作台与导轨不得出现抱死现象,运动时不得对导轨产生划痕和损坏现象。自动滑动工作台能实现自动和手动功能。滑动工作台上具有安装附件的螺纹孔,便于安装光学附件及标准装置。自动气浮滑台具备浮尘自动清除功能

。滑动工作台承重:≥30kg;(可定制)

(8)气浮运动平台在导轨上移动的综合运动直线度:★

水平面内的直线度不大于:0.01mm/m;0.02mm/4000mm;0.08mm/20m;0.32mm/50m;(长度可定制)

侧导向面的直线度不大于:0.03mm/m;0.08mm/4000mm;0.09mm /20m;0.40mm/50m;(长度可定制)

(9)环境参数测量系统均布26个空气温度传感器,4个材料温度传感器,2个湿度传感器,1个空气压力传感器,软件系统能够实时采集温度、湿度、气压,并对测量值进行修正补偿。传感器安装附件需根据实验室情况设计加工,传感器安装附件能适当调节传感器位置,配合实现稳定的精密测长、环境参数测量与补偿;

(10)温度传感器:测量范围:(20±5)℃;最大允差:±0.05℃;★

(11)空气相对湿度传感器:测量范围:(10~90)%RH;最大允差:±3%RH;★

(12)空气压力传感器:测量范围:(700~1100)hPa;最大允差:±20Pa;★

(13)采用三套独立的双频激光干涉仪组成空间三角形激光测长系统(采用的双频激光干涉仪为长距离型),激光干涉仪测量系统具备三光路阿贝误差自动修正功能。用于架设激光干涉系统的支撑云台、镜头等组成空间三角形激光测长单元附件均需要符合双频激光干涉仪厂家的安装要求,其支撑和定位装置应稳定可靠,调整方便,确保系统的整体测量准确度符合要求。1套作为标准装置核查标准,预留安装该核查标准的支撑云台。独立三路光干涉测长软件模块利用独立三个激光干涉测长系统,实现大尺寸范围内阿贝误差可修正的高精度测长;实时环境(温度、气压、湿度)参数自动采集修正模块实时读取环境参数(温度、湿度与气压),在不同长度范围内进行环境参数实时修正补偿;

(14)激光干涉仪测量范围上限:不小于60m;(可定制)

(15)激光器类型:采用氦氖-塞曼双频激光器;

(16)激光干涉仪波长:632.9889926nm~632.9936206nm;

(17)激光干涉仪稳频精度:2×10 -8(3h长时间内);★

(18)激光干涉仪分辨率:1nm;

(19)采样频率:100kHz;

(20)瞄准及图像采集系统具备图像采集处理功能,配备标准钢卷尺固定安装附件(滑轮、重锤等)、因瓦水准标尺固定安装附件等。可将图像实时发送至主控计算机,实现对标准钢卷尺和水准标尺的刻线识别与校准。图像传感器相机镜头应具备上下位置、距离导轨侧面远近的调整,满足线纹量具和因瓦水准标尺的清晰成像要求,线纹瞄准重复性:不大于2μm;★

(21)运动控制系统采用自动控制方式,可与激光干涉系统、计算机连接,组成自动控制测量系统。在测量范围内自动控制平台运动并实现高精度定位。气浮工作台的运动采用直线电机二级控制驱动和传感器组合闭环控制方案,实现高速运动控制以及静态高精度定位,气浮工作台整体结构设计以轻巧可靠为原则,使得运动平台上有较大的操作空间,便于安装被测仪器的目标和附件,实现多种仪器的多功能的测量和校准,拖链采用高速滚动拖链系统;


(22)配备系统安装用机械附件,包括导轨支撑和调节结构,安装、固定用机械部件,导轨吊装用相关工具及附件,激光干涉仪激光头安装调节装置,反射镜、干涉镜安装调节附件,传感器安装附件,气压湿度测量仪的安装附件,及其他现场安装、验收所需机械附件、夹具等;

(23)配备滚轮置尺平台夹持附件。带状尺置尺平台,悬链支撑点间距250mm,附件包括条码尺、因瓦水准尺支撑调节附件;

(24)配置3个安装手持式激光测距仪的工作台,可调整俯仰、前后、左右、高低、水平旋转,实现手持式激光测距仪的检测校准。依据规程搭配白/灰两块反射板。用于被检干涉仪的升降调节。

(25)数据处理系统:工控机


2.激光扫描仪校准系统

(1)标准球:

直径200mm,1个,哑光,圆度≤0.1mm

直径125mm,11个,哑光,圆度≤0.1mm;

(2)空间点测量不确定度:≤0.015mm+6×10 -6L;★

(3)标准平板:

测量表面哑光,陶瓷材质,测量范围:450mm×80mm,平面度(RMS):3μm;

(4)标准球板:

测量表面哑光陶瓷材质,9对不同直径的标准球18个,测量范围:16m~320mm,球圆度及球径U=0.5μm,球间距:U=1.5μm;

(5)标准球杆规格800mm;1200mm;1800mm球杆各1支:球杆外径38.1mm,球杆长度:U=6μm(k=2);

(6)陶瓷球,4个(直径38.1mm,哑光,圆度2μm,标准球直径:U=2μm (k=2));

(7)钢球,2个(直径38.1mm,哑光,圆度2μm,标准球直径:U=2μm (k=2));

(8)钢球,2个(直径38.1mm,亮光,圆度2μm,标准球直径:U=2μm (k=2));

(9)标准球窝2个(直径38.1mm);

(10)花岗石平板:

规格:2500mm×1600mm×300mm,级别:0级

规格:1000mm×750mm×150mm,级别:0级

规格:300mm×200mm×50mm,级别:0级;

(11)500mm×500mm专用固定板,2块(定制大理石底板加钢板,大理石底板研磨,钢板上M6螺孔25mm×25mm分布,在56m导轨及花岗石上使用,用于固定被测仪器及标准器,如测量臂)。


3.竖直导轨标准系统


竖直导轨、辅助测量工装、标准装置总控系统、空气温度传感器、材料温度传感器、空气压力传感器

(1)测量范围:不小于2.3m;(可定制)

(2)最大允许误差:±(0.2μm+5.0×10 -6L);★

(3)测量系统重复定位精度:2μm;(可定制)

(4)垂直导轨直线度不大于:0.020mm/H;(可定制)

(5)磁力预载荷气浮运动系统,导轨采用花岗石,运动控制定位系统,控制定位(与目标位置差)精度优于2μm。运动平台承重:≥20kg;★(可定制)

(6)环境参数测量系统均布4路空气温度传感器,2路材料温度传感器、1路压力传感器、(湿度传感器与长导轨上湿度传感器共享使用)、安装支架及线缆


4.大长度标准装置软件功能



(1)激光干涉仪数据读取与修正功能:该软件能够读取来自激光干涉仪的数据,并根据激光波长进行精确修正;

(2)空间三角形激光测长阿贝误差消除功能:软件能够在运动平台上实现空间三角形激光测长,在空间任意位置支持多台仪器消除阿贝误差同时检测功能;

(3)环境参数自动采集与修正功能:软件具备自动实时采集空气温度、气压和湿度的功能,用于实时修正空气折射率,并据此计算和校准移动测量的长度数据;

(4)线纹间隔高精度测量功能:通过融合激光测长数据和图像数据,软件能够自动识别线纹边缘,从而实现对被测线纹尺的线纹间隔进行高精度测量;

(5)运动控制与人机交互功能:软件具备人机对话窗口,用户可输入目标移动距离,系统将自动驱动直线电机运行至目标位置,并在界面上实时显示已移动距离等信息;

(6)紧急制动功能:在运动过程中,软件具备紧急制动功能,以确保操作安全;

(7)开放式通讯协议与技术支持:通讯协议对买方免费开放。当买方需要系统连接时,软件提供免费的技术支持,设备支持RS232/RS485传输方式;

(8)远程操作与数据传输功能:软件支持在具备联网条件的情况下,实现远程操作控制和测量数据的传输;

(9)多设备校准测量模板:测量模板涵盖激光跟踪仪、激光干涉仪、三等金属线纹尺、标准钢卷尺、大量程线位移传感器、激光扫描仪、水准标尺、摄影测量标尺、激光测距仪、工业测量型全站仪等大尺寸长度测量设备的校准功能;

(10)用户自定义测量校准模板开发:软件提供根据用户自定义参数开发测量校准模板的功能;

(11)数据记录与查询功能:软件具备测量结果数据的记录、历史数据查询和查看功能,支持导出数据文件为Excel或TXT格式。