分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀
1.本發明屬于精密測量設備技術領域，具體涉及一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀。
背景技術：
2.近年來，微電子技術的進步在許多領域引發了一場微小型化革命，以微米加工、納米結構和系統為目的的微/納米技術在此背景下應運而生，出現了各種微/納米級的微器件，如微齒輪、微型孔、微型噴嘴、微型臺階等mems產品。
3.傳統三坐標測量機在面對幾何尺寸在數十微米至數毫米之間，尺寸不確定度在數十納米至數百納米的微納米器件測量場景時，測量精度和測量尺寸無法滿足這些器件的三維精密測量要求。與此同時，分辨力在納米和皮米量級的掃描探針顯微鏡(spm)、激光外差干涉技術等方法測量范圍小，探針短，無法滿足微納米級器件的三維測量要求。因此，現有的工業界和學術界迫切需求一種可測量三維器件尺寸及形位誤差、分辨力在微納米量級的測量設備來可靠的評價形狀復雜的微納米級微器件。
4.發明專利“小型微納米級三坐標測量機”(公開號：cn104457563a，李志剛)提供了一種小型微納米三坐標測量機，該發明利用納米定位工作臺、ccd組件和測頭，設計了一種小型微納米級三坐標測量機，該微納米三坐標測量機成本較低，但是無法測量復雜形狀的零件尺寸及形位誤差。
技術實現要素：
5.針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，不僅可以適應和滿足對形狀復雜零件尺寸及形位誤差的微納米級精密測量使用、而且實現測量精準度高、測量重復性好、測量速度快、效率高的目的。
6.為了實現上述發明目的，本發明提供的一個技術方案如下：
7.一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，包括主機座，在所述主機座的上側間隔設置有立向支撐柱，兩根所述立向支撐柱的頂部設置有軸座；所述主機座上側且位于兩根立向支撐柱之間設置有樣品固配座，所述主機座上設置有控制所述樣品固配座沿水平方向移動的移動機構；在所述樣品固配座的上側面，且位于邊緣位置豎直設置有橫向激光反射鏡和縱向激光反射鏡，所述橫向激光反射鏡和縱向激光反射鏡相互垂直；在所述軸座上沿豎直方向滑動設置有立軸；所述軸座上設置有控制所述立軸沿豎直方向移動的驅動機構；所述立軸的上端水平設置有立向激光反射鏡，所述立軸下端固定安裝有吊掛架，所述吊掛架下端設置有橫向激光干涉儀和縱向激光干涉儀；所述橫向激光干涉儀與所述橫向激光反射鏡鏡面垂直；所述縱向激光干涉儀與所述縱向激光反射鏡鏡面垂直；所述立軸下端中部設置有可與所述樣品固配座上側放置的被測樣件進行抵接的探針；所述軸座的上側設置有立向支撐架，所述立向支撐架上且位于所述立向激光反射鏡的上方
設置有立向激光干涉儀。
8.優選的，所述移動機構包括固定于所述主機座上側的固定座，所述固定座包括上側的運動塊，和位于所述運動塊四周的支撐塊；所述固定座的上方設置有十字形運動架，所述運動塊上設置有帶動所述十字形運動架沿橫向移動的橫向移動組件、和帶動所述十字形運動架沿縱向移動的縱向移動組件。
9.優選的，所述橫向移動組件包括形狀呈c形的橫向氣浮軸套，所述橫向氣浮軸套套接于所述運動塊的邊緣，且于所述運動塊相對平行的兩側分別設置有一組；在所述橫向氣浮軸套內側設置有第一水平直線驅動電機，所述第一水平直線驅動電機的驅動端連接所述運動塊；兩組橫向氣浮軸套之間且位于所述運動塊上側連接有橫向連接板；所述橫向氣浮軸套上，且位于所述橫向連接板上側開設有第一滑動孔，所述十字形運動架相對遠離的兩隊分別滑動于所述第一滑動孔內。
10.優選的，所述縱向移動組件包括形狀呈c形的縱向氣浮軸套，所述縱向氣浮軸套的套接于所述運轉塊的邊緣，且于所述運動塊相對平行的兩側分別設置有一組；在所述縱向氣浮軸套內側設置有第二水平直線驅動電機，所述第二水平直線驅動電機的驅動端連接所述運動塊；兩組縱向氣浮軸套之間且位于所述運動塊下側連接有縱向連接板；所述縱向氣浮軸套移動方向與所述橫向氣浮軸套移動方向相互垂直；所述縱向氣浮軸套上且位于所述運動塊的上側開設有第二滑動孔；所述十字運動架遠離所述第一滑動孔的兩端分別滑動連接于所述第二滑動孔內。
11.優選的，所述軸座沿豎直方向開設有貫穿的立向連接孔；所述立向連接孔的內壁開設有安裝槽；驅動機構包括固定于所述安裝槽內的立軸納米電機，所述立軸納米電機的輸出軸沿直線移動，且可帶動所述立軸沿豎直方向滑動。
12.優選的，所述立軸的豎直兩側，且位于遠離所述立向激光反射鏡的一端分別開設有固定槽，所述固定槽內設置有緩沖氣缸，所述緩沖氣缸固定安裝于所述立向連接孔內壁，且緩沖氣缸的伸縮端連接所述固定槽內壁。所述緩沖氣缸對立軸進行重力補償。
13.優選的，所述樣品固配座上設置有回轉軸，所述被測樣件放置于所述回轉軸上端；所述樣品固配座內側設置有檢測所述回轉軸轉動角度的角度測量機構。
14.優選的，所述橫向氣浮軸套和所述縱向氣浮軸套上且分別位于所述第一滑動孔和第二滑動孔的上側形成有封蓋，所述封蓋可打開或閉合所述第一滑動孔和第二滑動孔。
15.優選的，所述橫向移動組件控制所述樣品固配座橫向移動，所述縱向移動組件控制所述樣品固配座縱向移動，所述驅動機構控制所述立軸在豎直方向移動探針；所述橫向激光干涉儀獲取橫向軸位移為x
″
，獲取偏航角為ry，獲取俯仰角為rz；所述縱向激光干涉儀獲取縱向軸位移為y
″
，獲取旋轉角r
χ
；通過立向激光干涉儀獲取立向軸位移為z
″
；根據補充公式計算被測樣件補償后的橫向軸位移x
′
、縱向軸位移y
′
、立向軸位移z
′
；所述補充公式為：
[0016][0017]
優選的，在待測件坐標系中，對待測件進行測量時，所述橫向移動組件控制所述樣
品固配座橫向移動，所述縱向移動組件控制所述樣品固配座縱向移動，所述驅動機構控制所述立軸在豎直方向移動，測量得到第i次待檢測位置點的坐標(ai，bi，ci)，i＝1，...，n；回轉軸帶動待測樣件轉動角度轉動角度后，所述橫向移動組件控制所述樣品固配座橫向移動，所述縱向移動組件控制所述樣品固配座縱向移動，所述驅動機構控制所述立軸在豎直方向移動，在儀器坐標系下獲取第j次待檢測位置點的坐標(a2j，b2j，c2j)，j＝n+1，...，n+k，其中，n、k為整數；將表面坐標(a2j，b2j，c2j)，通過轉換公式轉換為所述待測件坐標系中，得到坐標(aj，bj，cj)；其中，轉換公式為：
[0018][0019]
若干待檢測位置點坐標(aj，bj，cj)和若干待檢測位置點坐標值(ai，bi，ci)結合，獲取一組待測件表面坐標集(ai，bi，ci)，i＝1，...，n+k。
[0020]
本發明提供了一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，通過設置的移動機構和立軸，當其移動過程中，可分別帶動樣品固配座、橫向激光反射鏡、縱向激光反射鏡、立向激光反射鏡、橫向激光干涉儀、縱向激光干涉儀以及立向激光干涉儀移動。立向激光反射鏡、橫向激光反射鏡、縱向激光反射鏡在空間上呈正交配置；立軸下端安裝吊掛架，測頭安裝在吊掛架下端部，橫向激光干涉儀、縱向激光干涉儀安裝于吊掛架上，橫向激光干涉儀、縱向激光干涉儀、立向激光干涉儀產生激光光線分別與橫向激光反射鏡、縱向激光反射鏡、立向激光反射鏡垂直，且激光光線中的測距激光光束匯聚于測頭測球中心。至此構成分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀。
[0021]
本發明在x、y、z測量方向上消除了阿貝誤差，提高了測量精度，使用激光干涉儀測量位移，可以在xyz三軸方向上獲得亞納米級的測量精度，其精度遠高于傳統尺寸及形位誤差測量儀器，具有結構獨特、合理、適用能力強、適用范圍廣、測量精度高、速度快、重復性好的特點。
[0022]
具體的，本發明的技術創新性及產生的良好效果在于：
[0023]
1)本發明提出的測量結構中探針位移測量和探針觸測點位于同一條直線上，該結構消除了一階測量誤差，實現高測量精度。
[0024]
2)本發明提出在儀器主體之外設置z向位移激光測量裝置，和儀器主體分離的設計可以有效消除儀器本身振動和形變導致的z向測量誤差；同時在x向和y向設置與探針同步運動的x向、y向位移激光測量裝置及角度測量裝置，可以準確測量三軸方向探針和待測件之間相對偏轉角度，實現測量誤差的實時補償，有效提高測量精度。
[0025]
本發明的樣品運動機構中，通過氣浮導軌復合實現三軸共平面運動，配合納米驅動電機，在較小的體積內，實現高運動精度和大行程。
附圖說明
[0026]
圖1為本發明一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀的結構示意圖；
[0027]
圖2為圖1本發明一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀
的局部結構示意圖；
[0028]
圖3為本發明一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀中突出驅動機構的示意圖；
[0029]
圖4為本發明一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀中突出移動機構的爆炸示意圖；
[0030]
圖5為本發明一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀中突出回轉軸的示意圖。
[0031]
圖中附圖標記：
[0032]
100、主機座；200、立向支撐柱；300、軸座；310、立向連接孔；320、安裝槽；400、樣品固配座；410、橫向激光反射鏡；420、縱向激光反射鏡；430、回轉軸；500、移動機構；510、固定座；511、運動塊；512、支撐塊；520、十字形運動架；530、橫向移動組件；531、橫向氣浮軸套；531a、第一滑動孔；532、橫向連接板；533、封蓋；540、縱向移動組件；541、縱向氣浮軸套；541a、第二滑動孔；542、縱向連接板；600、立軸；600a、固定槽；610、立向激光反射鏡；620、吊掛架；630、橫向激光干涉儀；640、縱向激光干涉儀；650、探針；700、驅動機構；710、立軸納米電機；720、緩沖氣缸；800、立向支撐架；810、立向激光干涉儀。
具體實施方式
[0033]
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0034]
實施例
[0035]
本發明提供了一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，參見圖1-圖5，包括主機座100，在主機座100的上側間隔設置有立向支撐柱200，兩根立向支撐柱200的頂部設置有軸座300；主機座100上側且位于兩根立向支撐柱200之間設置有樣品固配座400，主機座100上設置有控制樣品固配座400沿水平方向移動的移動機構500；在樣品固配座400的上側面，且位于邊緣位置豎直設置有橫向激光反射鏡410和縱向激光反射鏡420，橫向激光反射鏡410和縱向激光反射鏡420相互垂直；在軸座300上沿豎直方向滑動設置有立軸600；軸座300上設置有控制立軸600沿豎直方向移動的驅動機構700；立軸600的上端水平設置有立向激光反射鏡610，立軸600下端固定安裝有吊掛架620，吊掛架620下端設置有橫向激光干涉儀630和縱向激光干涉儀640；橫向激光干涉儀630與橫向激光反射鏡410鏡面垂直；縱向激光干涉儀640與縱向激光反射鏡420鏡面垂直；立軸600下端中部設置有可與樣品固配座400上側放置的被測樣件進行抵接的探針650；軸座300的上側設置有立向支撐架800，立向支撐架800上且位于立向激光反射鏡610的上方設置有立向激光干涉儀810。
[0036]
移動機構500包括固定于主機座100上側的固定座510，固定座510包括上側的運動塊511和位于運動塊511四周的支撐塊512。
[0037]
固定座510的上方設置有十字形運動架520，運動塊511上設置有帶動十字形運動架520沿橫向移動的橫向移動組件530和帶動十字形運動架520沿縱向移動的縱向移動組件540。
[0038]
橫向移動組件530包括形狀呈c形的橫向氣浮軸套531，橫向氣浮軸套531套接于運動塊511的邊緣，且于運動塊511相對平行的兩側分別設置有一組；在橫向氣浮軸套531內側設置有第一水平直線驅動電機，第一水平直線驅動電機的驅動端連接運動塊511。兩組橫向氣浮軸套531之間且位于運動塊511上側連接有橫向連接板532；橫向氣浮軸套531上，且位于橫向連接板532上側開設有第一滑動孔531a，十字形運動架520相對遠離的兩隊分別滑動于第一滑動孔531a內。在工作時，通過第一水平直線驅動電機可控制橫向氣浮軸套531沿運動塊511的邊緣直線滑動。在滑動過程中，帶動十字形運動架520橫向移動。通過設置的第一滑動孔531a，當縱向移動組件540控制十字形運動架520縱向移動時，十字形運動架520可沿第一滑動孔531a內滑動。
[0039]
縱向移動組件540包括形狀呈c形的縱向氣浮軸套541，縱向氣浮軸套541的套接于運轉塊的邊緣，且于運動塊511相對平行的兩側分別設置有一組；在縱向氣浮軸套541內側設置有第二水平直線驅動電機，第二水平直線驅動電機的驅動端連接運動塊511；兩組縱向氣浮軸套541之間且位于運動塊511下側連接有縱向連接板542；縱向氣浮軸套541移動方向與橫向氣浮軸套531移動方向相互垂直。縱向氣浮軸套541上且位于運動塊511的上側開設有第二滑動孔541a；十字運動架遠離第一滑動孔531a的兩端分別滑動連接于第二滑動孔541a內。在工作時，通過第二水平直線驅動電機可以控制縱向氣浮軸套541沿運動塊511邊緣移動，在移動過程中可以帶動十字形運動架520沿縱向移動。通過開設的第二滑動孔541a，當橫向移動組件530控制十字形運動架520橫向移動過程中，十字形運動架520通過于第二滑動孔541a滑動，可以避免與縱向移動組件540驅動相互干涉。
[0040]
進一步的，在橫向氣浮軸套531和縱向氣浮軸套541上且分別位于第一滑動孔531a和第二滑動孔541a的上側形成有封蓋533，封蓋533可打開或閉合第一滑動孔531a和第二滑動孔541a。
[0041]
軸座300沿豎直方向開設有貫穿的立向連接孔310；立向連接孔310的內壁開設有安裝槽320；
[0042]
驅動機構700包括固定于安裝槽320內的立軸納米電機710，立軸納米電機710的輸出軸沿直線移動，且可帶動立軸600沿豎直方向滑動。
[0043]
進一步的，立軸600的豎直兩側，且位于遠離立向激光反射鏡610的一端分別開設有固定槽600a，固定槽600a內設置有緩沖氣缸720，緩沖氣缸720固定安裝于立向連接孔310內壁，且緩沖氣缸720的伸縮端連接固定槽600a內壁，其中，緩沖氣缸720對立軸600進行重力補償。
[0044]
在一種實施例中，在樣品固配座400上設置有回轉軸430，被測樣件放置于回轉軸430上端；樣品固配座400內側設置有檢測回轉軸430轉動角度的角度測量機構。
[0045]
最后，需要說明的是，橫向激光反射鏡410、縱向激光反射鏡420和立向激光反射鏡610可以使用微晶玻璃制作。上文中提到的第一水平直線驅動電機、第二水平直線驅動電機和立軸600納米電機為現有技術，其可以是論文
[0046]
《一種雙足驅動壓電直線電機》中的直線電機，或者其他可以實現直線移動的驅動電機，在此不限。
[0047]
樣品固配座沿橫向或縱向移動，或立軸沿立向移動時，均會產生三個角度誤差，即俯仰角、偏航角、旋轉角，俯仰角是指樣品固配座在繞y軸產生的角度值ry，旋轉角是指樣品
固配座繞x軸產生的角度值r
x
，偏航角是指樣品固配座繞z軸產生的角度值rz，其中儀器在測量過程中，需要對俯仰角、偏航角、旋轉角導致的三軸位移測量誤差進行補償。
[0048]
補償過程如下，通過橫向移動組件530控制樣品固配座400橫向移動，縱向移動組件540控制樣品固配座400縱向移動，驅動機構700控制立軸600在豎直方向移動，橫向激光干涉儀630獲取橫向軸位移為x
″
，獲取俯仰角為ry，獲取偏航角為rz；縱向激光干涉儀640獲取縱向軸位移為y
″
，獲取旋轉角r
x
；通過立向激光干涉儀810獲取立向軸位移為z
″
。測量得到俯仰角ry、偏航角rz、旋轉角r
x
后，基于俯仰角、偏航角、旋轉角，使用補充公式對橫向軸位移x
″
、縱向軸位移y
″
、立向軸位移z
″
進行補償，得到補償后的橫向軸位移x
′
、縱向軸位移y
′
、立向軸位移z
′
。補充公式為：
[0049][0050]
對待測件進行測量時，在儀器坐標系中，通過橫向移動組件530控制樣品固配座400橫向移動，縱向移動組件540控制樣品固配座400縱向移動，驅動機構700控制立軸600在豎直方向移動，使用探針650對待測件進行測量，當探針650與被測樣件接觸，在探針650反饋達到設定閾值后，該接觸位置為待檢測位置點。
[0051]
在待測件坐標系中，探針650和待測件相對運動時，可以獲得補償后的橫向軸位移x
′
、縱向軸位移y
′
、立向軸位移z
′
。不斷移動探針650和待測件接觸，當探針650與被測樣件接觸時，該接觸位置設定為第i次待檢測位置點，依據橫向、縱向、立向的軸向位移，在儀器坐標系中，可以獲得第i組待檢測位置點的坐標值(a
ibi
，ci)，i＝1，...，n。
[0052]
若回轉軸430配合測量，則回轉軸430帶動待測樣件轉動角度后，再次移動探針650對待測件進行測量，依據橫向、縱向、立向的軸向位移，在儀器坐標系中測量得到第j次待檢測位置點的坐標(a2j，b2j，c2j)，j＝n+1，...，n+k，其中，n、k為整數。
[0053]
由于回轉軸430帶動待測件發生了轉動，旋轉前探針650與被測樣件接觸時，該接觸位置設定為第i次待檢測位置點，得到一組坐標值(ai，bi，ci)，i＝1，...，n；旋轉后，探針650與被測樣件接觸時，該接觸位置設定為第j次待檢測位置點，得到這一組新的坐標值(a2j，b2j，c2j)，j＝n+1，...，n+k所處坐標系也發生了變化，需要將旋轉后得到的這一組新的坐標值(a2j，b2j，c2j)，j＝n+1，...，n+k通過轉換公式處理，將兩者映射至同一坐標系下，即轉化至在待測件坐標系中，處理后的坐標值為(aj，bj，cj)。其中，轉換公式為：
[0054][0055]
若干待檢測位置點坐標(aj，bj，cj)和若干待檢測位置點坐標值(ai，bi，ci)結合，最終得到一組待測件表面坐標集(ai，bi，ci)，i＝1，...，n+k。上述中一組待測件表面坐標包括若干次待檢測位置點的坐標。
[0056]
依據測量得到的這組待測件表面坐標集(ai，bi，ci)，i＝1，...，n+k，即可以快速評定待測件尺寸及形位誤差。
[0057]
當未安裝回轉軸430時，根據橫向激光干涉儀630、縱向激光干涉儀640、立向激光干涉儀810可測得各軸位移為x
′
，y
′
，z
′
，當探針判定一次合格的接觸后，依據各軸位移x
′
，y
′
，z
′
經過誤差補償、數據處理后，即可獲得待測件表面的一個測點坐標(x，y，z)，通過對待測件表面的若干測點，可實現對復雜形狀待測件的形位誤差的高精度測量。
[0058]
在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0059]
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接、可以是機械連接，也可以是電連接、可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0060]
以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
技術特征：
1.一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:包括主機座(100)，在所述主機座(100)的上側間隔設置有立向支撐柱(200)，兩根所述立向支撐柱(200)的頂部設置有軸座(300)；所述主機座(100)上側且位于兩根立向支撐柱(200)之間設置有樣品固配座(400)，所述主機座(100)上設置有控制所述樣品固配座(400)沿水平方向移動的移動機構(500)；在所述樣品固配座(400)的上側面，且位于邊緣位置豎直設置有橫向激光反射鏡(410)和縱向激光反射鏡(420)，所述橫向激光反射鏡(410)和縱向激光反射鏡(420)相互垂直；在所述軸座(300)上沿豎直方向滑動設置有立軸(600)；所述軸座(300)上設置有控制所述立軸(600)沿豎直方向移動的驅動機構(700)；所述立軸(600)的上端水平設置有立向激光反射鏡(610)，所述立軸(600)下端固定安裝有吊掛架(620)，所述吊掛架(620)下端設置有橫向激光干涉儀(630)和縱向激光干涉儀(640)；所述橫向激光干涉儀(630)與所述橫向激光反射鏡(410)鏡面垂直；所述縱向激光干涉儀(640)與所述縱向激光反射鏡(420)鏡面垂直；所述立軸(600)下端中部設置有可與所述樣品固配座(400)上側放置的被測樣件進行抵接的探針(650)；所述軸座(300)的上側設置有立向支撐架(800)，所述立向支撐架(800)上且位于所述立向激光反射鏡(610)的上方設置有立向激光干涉儀(810)。2.根據權利要求1所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:所述移動機構(500)包括固定于所述主機座(100)上側的固定座(510)，所述固定座(510)包括上側的運動塊(511)，和位于所述運動塊(511)四周的支撐塊(512)；所述固定座(510)的上方設置有十字形運動架(520)，所述運動塊(511)上設置有帶動所述十字形運動架(520)沿橫向移動的橫向移動組件(530)、和帶動所述十字形運動架(520)沿縱向移動的縱向移動組件(540)。3.根據權利要求2所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:所述橫向移動組件(530)包括形狀呈c形的橫向氣浮軸套(531)，所述橫向氣浮軸套(531)套接于所述運動塊(511)的邊緣，且于所述運動塊(511)相對平行的兩側分別設置有一組；在所述橫向氣浮軸套(531)內側設置有第一水平直線驅動電機，所述第一水平直線驅動電機的驅動端連接所述運動塊(511)；兩組橫向氣浮軸套(531)之間且位于所述運動塊(511)上側連接有橫向連接板(532)；所述橫向氣浮軸套(531)上，且位于所述橫向連接板(532)上側開設有第一滑動孔(531a)，所述十字形運動架(520)相對遠離的兩隊分別滑動于所述第一滑動孔(531a)內。4.根據權利要求3所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:所述縱向移動組件(540)包括形狀呈c形的縱向氣浮軸套(541)，所述縱向氣浮軸套(541)的套接于所述運轉塊的邊緣，且于所述運動塊(511)相對平行的兩側分別設置有一組；在所述縱向氣浮軸套(541)內側設置有第二水平直線驅動電機，所述第二水平直線驅動電機的驅動端連接所述運動塊(511)；兩組縱向氣浮軸套(541)之間且位于所述運動塊(511)下側連接有縱向連接板(542)；所述縱向氣浮軸套(541)移動方向與所述橫向氣浮軸套(531)移動方向相互垂直；所述縱向氣浮軸套(541)上且位于所述運動塊(511)的上側開設有第二滑動孔(541a)；
所述十字運動架遠離所述第一滑動孔(531a)的兩端分別滑動連接于所述第二滑動孔(541a)內。5.根據權利要求1所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:所述軸座(300)沿豎直方向開設有貫穿的立向連接孔(310)；所述立向連接孔(310)的內壁開設有安裝槽(320)；驅動機構(700)包括固定于所述安裝槽(320)內的立軸納米電機(710)，所述立軸納米電機(710)的輸出軸沿直線移動，且可帶動所述立軸(600)沿豎直方向滑動。6.根據權利要求5所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:所述立軸(600)的豎直兩側，且位于遠離所述立向激光反射鏡(610)的一端分別開設有固定槽(600a)，所述固定槽(600a)內設置有緩沖氣缸(720)，所述緩沖氣缸(720)固定安裝于所述立向連接孔(310)內壁，且緩沖氣缸(720)的伸縮端連接所述固定槽(600a)內壁。所述緩沖氣缸(720)對立軸(600)進行重力補償。7.根據權利要求1所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:所述樣品固配座(400)上設置有回轉軸(430)，所述被測樣件放置于所述回轉軸(430)上端；所述樣品固配座(400)內側設置有檢測所述回轉軸(430)轉動角度的角度測量機構。8.根據權利要求1所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:所述橫向氣浮軸套(531)和所述縱向氣浮軸套(541)上且分別位于所述第一滑動孔(531a)和第二滑動孔(541a)的上側形成有封蓋，所述封蓋可打開或閉合所述第一滑動孔(531a)和第二滑動孔(541a)。9.根據權利要求7所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:所述橫向移動組件(530)控制所述樣品固配座(400)橫向移動，所述縱向移動組件(540)控制所述樣品固配座(400)縱向移動，所述驅動機構(700)控制所述立軸(600)在豎直方向移動探針；所述橫向激光干涉儀(630)獲取橫向軸位移為x
″
，獲取偏航角為r
y
，獲取俯仰角為r
z
；所述縱向激光干涉儀(640)獲取縱向軸位移為y
″
，獲取旋轉角r
x
；通過立向激光干涉儀(810)獲取立向軸位移為z
″
；根據補充公式計算被測樣件補償后的橫向軸位移x
′
、縱向軸位移y
′
、立向軸位移z
′
；所述補充公式為：10.根據權利要求9所述的分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，其特征在于:在待測件坐標系中，對待測件進行測量時，所述橫向移動組件(530)控制所述樣品固配座(400)橫向移動，所述縱向移動組件(540)控制所述樣品固配座(400)縱向移動，所述驅動
機構(700)控制所述立軸(600)在豎直方向移動，得到第i次待檢測位置點的坐標(a
i
，b
i
，c
i
)，i＝1，...，n；回轉軸(430)帶動待測樣件轉動角度轉動角度后，所述橫向移動組件(530)控制所述樣品固配座(400)橫向移動，所述縱向移動組件(540)控制所述樣品固配座(400)縱向移動，所述驅動機構(700)控制所述立軸(600)在豎直方向移動，在儀器坐標系下獲取第j次待檢測位置點的坐標(a2
j
，b2
j
，c2
j
)，j＝n+1，...，n+k，其中，n、k為整數；將表面坐標(a2
j
，b2
j
，c2
j
)通過轉換公式轉換為所述待測件坐標系中，得到坐標(a
j
，b
j
，c
j
)；其中，轉換公式為：若干待檢測位置點坐標(a
j
，b
j
，c
j
)和若干待檢測位置點坐標值(a
i
，b
i
，c
i
)結合，獲取一組待測件表面坐標集(a
i
，b
i
，c
i
)，i＝1，...，n+k。
技術總結
本發明涉及一種分離式正交測量基準及十字運動面配合的形位誤差測量儀，屬于精密測量設備技術領域，包括主機座和立向支撐柱，兩根立向支撐柱的頂部設置有軸座；主機座上側設置有樣品固配座，主機座上設置有移動機構；在樣品固配座的上側面豎直設置有橫向激光反射鏡和縱向激光反射鏡；在軸座上沿豎直方向滑動設置有立軸；立軸的上端設置有立向激光反射鏡，立軸下端安裝有吊掛架，吊掛架下端設置有橫向激光干涉儀和縱向激光干涉儀；立軸下端中部設置有探針；軸座的上側設置有立向支撐架，立向支撐架上設置有立向激光干涉儀。通過采用上述方案，能夠適應和滿足對形狀復雜零件尺寸及形位誤差的微納米級精密測量使用。位誤差的微納米級精密測量使用。位誤差的微納米級精密測量使用。
