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精密气浮直线台误差分析
来源: | 作者:topphotonics | 发布时间: 2021-01-28 | 451 次浏览 | 分享到:
随着科技行业的发展,对于机械运动控制精度的要求日益提高,越来越多的直线运动平台和龙门系统开始采用气浮轴承技术。当讨论直线平台的时候,以行驶的汽车为例,几个典型的误差经常被用来衡量平台的精度高低:
▪   直线度 / Straightness
▪   平面度 / Flatness
▪   俯仰 / Pitch
▪   偏摆 / Yaw
▪   翻滚 / Roll
 
Figure 1,线性平台的典型误差

以LAB公司为瑞士国家计量院(Federal Institute of Metrology METAS,www.metas.ch)提供的用于三维计算机断层成像检测(3-Dimensional Computed Tomograph)的4轴系统为例(图2),详细介绍一下气浮直线平台的典型参数。

该平台由一个双气浮X轴,一个气浮Z轴和一个气浮转台组成。双X轴的行程为1000mm,Z轴行程为300mm,Z轴上的气浮转台直径150mm。该平台被用来以亚微米的分辨率测量毫米和厘米尺寸的工件,并以此来进行X-ray CT检测以及测量的可追溯性的相关研究。

  
图4a展示了用于测量Z轴的直线度(TZX)和角度误差(RZY)的方法,图4b的具体测量结果显示,300mm行程的气浮Z轴的几个典型精度误差为:
▪   行程300mm
▪   水平方向直线度 ± 0.2µm(全行程)
▪   垂直方向直线度 ± 1µm(全行程)
▪   俯仰Pitch ± 7µrad(全行程)
▪   偏摆Yaw ± 2µrad(全行程)
 

图5展示了双X轴的相关参数的具体测量方法,测量结果如图6所示:
▪   行程1000mm
▪   直线度± 0.4µm(全行程)
▪   平面度± 0.4µm(全行程)
▪   俯仰Pitch± 2µrad(全行程)
▪   翻滚Roll± 3µrad(全行程)
▪   偏摆Yaw± 3µrad(全行程)
 


以上我们通过METAS的X-ray CT检测系统的实际测量结果,呈现了气浮轴承直线平台在精度方面的优势。当然整个系统的集成技术也尤为关键,例如确保X轴与Z轴的垂直度。另外双X轴所在的大理石平台以及隔振系统为整个系统提供了支撑,可有效的消除震动并确保长期的热稳定性和机械稳定性。

以下为LAB公司部分标准气浮轴承直线平台产品及相关参数,更高精度要求请联系北京拓普光研,覃斌 18702737266,quincyqin@topphotonics.cn。





LAB Motion Systems公司2005年成立于比利时著名的大学城鲁汶,是天主教鲁汶大学孵化出的企业,公司的全称是Leuven Air Bearings NV。LAB是全球领先的气浮运动控制系统供应商,公司为用户提供基于气浮轴承技术的纳米精度运动控制系统,包括气浮转台和多轴运动控制平台。其气浮转台的端跳和径跳可以达到<20nm的精度。

北京拓普光研科技发展有限公司(www.topphotonics.com)是LAB在中国的代理商,致力于LAB产品在半导体检测、量子光学、激光微加工、精密测量、天文、CT等领域的应用推广。