分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪
1.本发明属于精密测量设备技术领域，具体涉及一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪。
背景技术：
2.近年来，微电子技术的进步在许多领域引发了一场微小型化革命，以微米加工、纳米结构和系统为目的的微/纳米技术在此背景下应运而生，出现了各种微/纳米级的微器件，如微齿轮、微型孔、微型喷嘴、微型台阶等mems产品。
3.传统三坐标测量机在面对几何尺寸在数十微米至数毫米之间，尺寸不确定度在数十纳米至数百纳米的微纳米器件测量场景时，测量精度和测量尺寸无法满足这些器件的三维精密测量要求。与此同时，分辨力在纳米和皮米量级的扫描探针显微镜(spm)、激光外差干涉技术等方法测量范围小，探针短，无法满足微纳米级器件的三维测量要求。因此，现有的工业界和学术界迫切需求一种可测量三维器件尺寸及形位误差、分辨力在微纳米量级的测量设备来可靠的评价形状复杂的微纳米级微器件。
4.发明专利“小型微纳米级三坐标测量机”(公开号：cn104457563a，李志刚)提供了一种小型微纳米三坐标测量机，该发明利用纳米定位工作台、ccd组件和测头，设计了一种小型微纳米级三坐标测量机，该微纳米三坐标测量机成本较低，但是无法测量复杂形状的零件尺寸及形位误差。
技术实现要素：
5.针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，不仅可以适应和满足对形状复杂零件尺寸及形位误差的微纳米级精密测量使用、而且实现测量精准度高、测量重复性好、测量速度快、效率高的目的。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供的一个技术方案如下：
7.一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，包括主机座，在所述主机座的上侧间隔设置有立向支撑柱，两根所述立向支撑柱的顶部设置有轴座；所述主机座上侧且位于两根立向支撑柱之间设置有样品固配座，所述主机座上设置有控制所述样品固配座沿水平方向移动的移动机构；在所述样品固配座的上侧面，且位于边缘位置竖直设置有横向激光反射镜和纵向激光反射镜，所述横向激光反射镜和纵向激光反射镜相互垂直；在所述轴座上沿竖直方向滑动设置有立轴；所述轴座上设置有控制所述立轴沿竖直方向移动的驱动机构；所述立轴的上端水平设置有立向激光反射镜，所述立轴下端固定安装有吊挂架，所述吊挂架下端设置有横向激光干涉仪和纵向激光干涉仪；所述横向激光干涉仪与所述横向激光反射镜镜面垂直；所述纵向激光干涉仪与所述纵向激光反射镜镜面垂直；所述立轴下端中部设置有可与所述样品固配座上侧放置的被测样件进行抵接的探针；所述轴座的上侧设置有立向支撑架，所述立向支撑架上且位于所述立向激光反射镜的上方
设置有立向激光干涉仪。
8.优选的，所述移动机构包括固定于所述主机座上侧的固定座，所述固定座包括上侧的运动块，和位于所述运动块四周的支撑块；所述固定座的上方设置有十字形运动架，所述运动块上设置有带动所述十字形运动架沿横向移动的横向移动组件、和带动所述十字形运动架沿纵向移动的纵向移动组件。
9.优选的，所述横向移动组件包括形状呈c形的横向气浮轴套，所述横向气浮轴套套接于所述运动块的边缘，且于所述运动块相对平行的两侧分别设置有一组；在所述横向气浮轴套内侧设置有第一水平直线驱动电机，所述第一水平直线驱动电机的驱动端连接所述运动块；两组横向气浮轴套之间且位于所述运动块上侧连接有横向连接板；所述横向气浮轴套上，且位于所述横向连接板上侧开设有第一滑动孔，所述十字形运动架相对远离的两队分别滑动于所述第一滑动孔内。
10.优选的，所述纵向移动组件包括形状呈c形的纵向气浮轴套，所述纵向气浮轴套的套接于所述运转块的边缘，且于所述运动块相对平行的两侧分别设置有一组；在所述纵向气浮轴套内侧设置有第二水平直线驱动电机，所述第二水平直线驱动电机的驱动端连接所述运动块；两组纵向气浮轴套之间且位于所述运动块下侧连接有纵向连接板；所述纵向气浮轴套移动方向与所述横向气浮轴套移动方向相互垂直；所述纵向气浮轴套上且位于所述运动块的上侧开设有第二滑动孔；所述十字运动架远离所述第一滑动孔的两端分别滑动连接于所述第二滑动孔内。
11.优选的，所述轴座沿竖直方向开设有贯穿的立向连接孔；所述立向连接孔的内壁开设有安装槽；驱动机构包括固定于所述安装槽内的立轴纳米电机，所述立轴纳米电机的输出轴沿直线移动，且可带动所述立轴沿竖直方向滑动。
12.优选的，所述立轴的竖直两侧，且位于远离所述立向激光反射镜的一端分别开设有固定槽，所述固定槽内设置有缓冲气缸，所述缓冲气缸固定安装于所述立向连接孔内壁，且缓冲气缸的伸缩端连接所述固定槽内壁。所述缓冲气缸对立轴进行重力补偿。
13.优选的，所述样品固配座上设置有回转轴，所述被测样件放置于所述回转轴上端；所述样品固配座内侧设置有检测所述回转轴转动角度的角度测量机构。
14.优选的，所述横向气浮轴套和所述纵向气浮轴套上且分别位于所述第一滑动孔和第二滑动孔的上侧形成有封盖，所述封盖可打开或闭合所述第一滑动孔和第二滑动孔。
15.优选的，所述横向移动组件控制所述样品固配座横向移动，所述纵向移动组件控制所述样品固配座纵向移动，所述驱动机构控制所述立轴在竖直方向移动探针；所述横向激光干涉仪获取横向轴位移为x
″
，获取偏航角为ry，获取俯仰角为rz；所述纵向激光干涉仪获取纵向轴位移为y
″
，获取旋转角r
χ
；通过立向激光干涉仪获取立向轴位移为z
″
；根据补充公式计算被测样件补偿后的横向轴位移x
′
、纵向轴位移y
′
、立向轴位移z
′
；所述补充公式为：
[0016][0017]
优选的，在待测件坐标系中，对待测件进行测量时，所述横向移动组件控制所述样
品固配座横向移动，所述纵向移动组件控制所述样品固配座纵向移动，所述驱动机构控制所述立轴在竖直方向移动，测量得到第i次待检测位置点的坐标(ai，bi，ci)，i＝1，...，n；回转轴带动待测样件转动角度转动角度后，所述横向移动组件控制所述样品固配座横向移动，所述纵向移动组件控制所述样品固配座纵向移动，所述驱动机构控制所述立轴在竖直方向移动，在仪器坐标系下获取第j次待检测位置点的坐标(a2j，b2j，c2j)，j＝n+1，...，n+k，其中，n、k为整数；将表面坐标(a2j，b2j，c2j)，通过转换公式转换为所述待测件坐标系中，得到坐标(aj，bj，cj)；其中，转换公式为：
[0018][0019]
若干待检测位置点坐标(aj，bj，cj)和若干待检测位置点坐标值(ai，bi，ci)结合，获取一组待测件表面坐标集(ai，bi，ci)，i＝1，...，n+k。
[0020]
本发明提供了一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，通过设置的移动机构和立轴，当其移动过程中，可分别带动样品固配座、横向激光反射镜、纵向激光反射镜、立向激光反射镜、横向激光干涉仪、纵向激光干涉仪以及立向激光干涉仪移动。立向激光反射镜、横向激光反射镜、纵向激光反射镜在空间上呈正交配置；立轴下端安装吊挂架，测头安装在吊挂架下端部，横向激光干涉仪、纵向激光干涉仪安装于吊挂架上，横向激光干涉仪、纵向激光干涉仪、立向激光干涉仪产生激光光线分别与横向激光反射镜、纵向激光反射镜、立向激光反射镜垂直，且激光光线中的测距激光光束汇聚于测头测球中心。至此构成分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪。
[0021]
本发明在x、y、z测量方向上消除了阿贝误差，提高了测量精度，使用激光干涉仪测量位移，可以在xyz三轴方向上获得亚纳米级的测量精度，其精度远高于传统尺寸及形位误差测量仪器，具有结构独特、合理、适用能力强、适用范围广、测量精度高、速度快、重复性好的特点。
[0022]
具体的，本发明的技术创新性及产生的良好效果在于：
[0023]
1)本发明提出的测量结构中探针位移测量和探针触测点位于同一条直线上，该结构消除了一阶测量误差，实现高测量精度。
[0024]
2)本发明提出在仪器主体之外设置z向位移激光测量装置，和仪器主体分离的设计可以有效消除仪器本身振动和形变导致的z向测量误差；同时在x向和y向设置与探针同步运动的x向、y向位移激光测量装置及角度测量装置，可以准确测量三轴方向探针和待测件之间相对偏转角度，实现测量误差的实时补偿，有效提高测量精度。
[0025]
本发明的样品运动机构中，通过气浮导轨复合实现三轴共平面运动，配合纳米驱动电机，在较小的体积内，实现高运动精度和大行程。
附图说明
[0026]
图1为本发明一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪的结构示意图；
[0027]
图2为图1本发明一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪
的局部结构示意图；
[0028]
图3为本发明一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪中突出驱动机构的示意图；
[0029]
图4为本发明一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪中突出移动机构的爆炸示意图；
[0030]
图5为本发明一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪中突出回转轴的示意图。
[0031]
图中附图标记：
[0032]
100、主机座；200、立向支撑柱；300、轴座；310、立向连接孔；320、安装槽；400、样品固配座；410、横向激光反射镜；420、纵向激光反射镜；430、回转轴；500、移动机构；510、固定座；511、运动块；512、支撑块；520、十字形运动架；530、横向移动组件；531、横向气浮轴套；531a、第一滑动孔；532、横向连接板；533、封盖；540、纵向移动组件；541、纵向气浮轴套；541a、第二滑动孔；542、纵向连接板；600、立轴；600a、固定槽；610、立向激光反射镜；620、吊挂架；630、横向激光干涉仪；640、纵向激光干涉仪；650、探针；700、驱动机构；710、立轴纳米电机；720、缓冲气缸；800、立向支撑架；810、立向激光干涉仪。
具体实施方式
[0033]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
实施例
[0035]
本发明提供了一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，参见图1-图5，包括主机座100，在主机座100的上侧间隔设置有立向支撑柱200，两根立向支撑柱200的顶部设置有轴座300；主机座100上侧且位于两根立向支撑柱200之间设置有样品固配座400，主机座100上设置有控制样品固配座400沿水平方向移动的移动机构500；在样品固配座400的上侧面，且位于边缘位置竖直设置有横向激光反射镜410和纵向激光反射镜420，横向激光反射镜410和纵向激光反射镜420相互垂直；在轴座300上沿竖直方向滑动设置有立轴600；轴座300上设置有控制立轴600沿竖直方向移动的驱动机构700；立轴600的上端水平设置有立向激光反射镜610，立轴600下端固定安装有吊挂架620，吊挂架620下端设置有横向激光干涉仪630和纵向激光干涉仪640；横向激光干涉仪630与横向激光反射镜410镜面垂直；纵向激光干涉仪640与纵向激光反射镜420镜面垂直；立轴600下端中部设置有可与样品固配座400上侧放置的被测样件进行抵接的探针650；轴座300的上侧设置有立向支撑架800，立向支撑架800上且位于立向激光反射镜610的上方设置有立向激光干涉仪810。
[0036]
移动机构500包括固定于主机座100上侧的固定座510，固定座510包括上侧的运动块511和位于运动块511四周的支撑块512。
[0037]
固定座510的上方设置有十字形运动架520，运动块511上设置有带动十字形运动架520沿横向移动的横向移动组件530和带动十字形运动架520沿纵向移动的纵向移动组件540。
[0038]
横向移动组件530包括形状呈c形的横向气浮轴套531，横向气浮轴套531套接于运动块511的边缘，且于运动块511相对平行的两侧分别设置有一组；在横向气浮轴套531内侧设置有第一水平直线驱动电机，第一水平直线驱动电机的驱动端连接运动块511。两组横向气浮轴套531之间且位于运动块511上侧连接有横向连接板532；横向气浮轴套531上，且位于横向连接板532上侧开设有第一滑动孔531a，十字形运动架520相对远离的两队分别滑动于第一滑动孔531a内。在工作时，通过第一水平直线驱动电机可控制横向气浮轴套531沿运动块511的边缘直线滑动。在滑动过程中，带动十字形运动架520横向移动。通过设置的第一滑动孔531a，当纵向移动组件540控制十字形运动架520纵向移动时，十字形运动架520可沿第一滑动孔531a内滑动。
[0039]
纵向移动组件540包括形状呈c形的纵向气浮轴套541，纵向气浮轴套541的套接于运转块的边缘，且于运动块511相对平行的两侧分别设置有一组；在纵向气浮轴套541内侧设置有第二水平直线驱动电机，第二水平直线驱动电机的驱动端连接运动块511；两组纵向气浮轴套541之间且位于运动块511下侧连接有纵向连接板542；纵向气浮轴套541移动方向与横向气浮轴套531移动方向相互垂直。纵向气浮轴套541上且位于运动块511的上侧开设有第二滑动孔541a；十字运动架远离第一滑动孔531a的两端分别滑动连接于第二滑动孔541a内。在工作时，通过第二水平直线驱动电机可以控制纵向气浮轴套541沿运动块511边缘移动，在移动过程中可以带动十字形运动架520沿纵向移动。通过开设的第二滑动孔541a，当横向移动组件530控制十字形运动架520横向移动过程中，十字形运动架520通过于第二滑动孔541a滑动，可以避免与纵向移动组件540驱动相互干涉。
[0040]
进一步的，在横向气浮轴套531和纵向气浮轴套541上且分别位于第一滑动孔531a和第二滑动孔541a的上侧形成有封盖533，封盖533可打开或闭合第一滑动孔531a和第二滑动孔541a。
[0041]
轴座300沿竖直方向开设有贯穿的立向连接孔310；立向连接孔310的内壁开设有安装槽320；
[0042]
驱动机构700包括固定于安装槽320内的立轴纳米电机710，立轴纳米电机710的输出轴沿直线移动，且可带动立轴600沿竖直方向滑动。
[0043]
进一步的，立轴600的竖直两侧，且位于远离立向激光反射镜610的一端分别开设有固定槽600a，固定槽600a内设置有缓冲气缸720，缓冲气缸720固定安装于立向连接孔310内壁，且缓冲气缸720的伸缩端连接固定槽600a内壁，其中，缓冲气缸720对立轴600进行重力补偿。
[0044]
在一种实施例中，在样品固配座400上设置有回转轴430，被测样件放置于回转轴430上端；样品固配座400内侧设置有检测回转轴430转动角度的角度测量机构。
[0045]
最后，需要说明的是，横向激光反射镜410、纵向激光反射镜420和立向激光反射镜610可以使用微晶玻璃制作。上文中提到的第一水平直线驱动电机、第二水平直线驱动电机和立轴600纳米电机为现有技术，其可以是论文
[0046]
《一种双足驱动压电直线电机》中的直线电机，或者其他可以实现直线移动的驱动电机，在此不限。
[0047]
样品固配座沿横向或纵向移动，或立轴沿立向移动时，均会产生三个角度误差，即俯仰角、偏航角、旋转角，俯仰角是指样品固配座在绕y轴产生的角度值ry，旋转角是指样品
固配座绕x轴产生的角度值r
x
，偏航角是指样品固配座绕z轴产生的角度值rz，其中仪器在测量过程中，需要对俯仰角、偏航角、旋转角导致的三轴位移测量误差进行补偿。
[0048]
补偿过程如下，通过横向移动组件530控制样品固配座400横向移动，纵向移动组件540控制样品固配座400纵向移动，驱动机构700控制立轴600在竖直方向移动，横向激光干涉仪630获取横向轴位移为x
″
，获取俯仰角为ry，获取偏航角为rz；纵向激光干涉仪640获取纵向轴位移为y
″
，获取旋转角r
x
；通过立向激光干涉仪810获取立向轴位移为z
″
。测量得到俯仰角ry、偏航角rz、旋转角r
x
后，基于俯仰角、偏航角、旋转角，使用补充公式对横向轴位移x
″
、纵向轴位移y
″
、立向轴位移z
″
进行补偿，得到补偿后的横向轴位移x
′
、纵向轴位移y
′
、立向轴位移z
′
。补充公式为：
[0049][0050]
对待测件进行测量时，在仪器坐标系中，通过横向移动组件530控制样品固配座400横向移动，纵向移动组件540控制样品固配座400纵向移动，驱动机构700控制立轴600在竖直方向移动，使用探针650对待测件进行测量，当探针650与被测样件接触，在探针650反馈达到设定阈值后，该接触位置为待检测位置点。
[0051]
在待测件坐标系中，探针650和待测件相对运动时，可以获得补偿后的横向轴位移x
′
、纵向轴位移y
′
、立向轴位移z
′
。不断移动探针650和待测件接触，当探针650与被测样件接触时，该接触位置设定为第i次待检测位置点，依据横向、纵向、立向的轴向位移，在仪器坐标系中，可以获得第i组待检测位置点的坐标值(a
ibi
，ci)，i＝1，...，n。
[0052]
若回转轴430配合测量，则回转轴430带动待测样件转动角度后，再次移动探针650对待测件进行测量，依据横向、纵向、立向的轴向位移，在仪器坐标系中测量得到第j次待检测位置点的坐标(a2j，b2j，c2j)，j＝n+1，...，n+k，其中，n、k为整数。
[0053]
由于回转轴430带动待测件发生了转动，旋转前探针650与被测样件接触时，该接触位置设定为第i次待检测位置点，得到一组坐标值(ai，bi，ci)，i＝1，...，n；旋转后，探针650与被测样件接触时，该接触位置设定为第j次待检测位置点，得到这一组新的坐标值(a2j，b2j，c2j)，j＝n+1，...，n+k所处坐标系也发生了变化，需要将旋转后得到的这一组新的坐标值(a2j，b2j，c2j)，j＝n+1，...，n+k通过转换公式处理，将两者映射至同一坐标系下，即转化至在待测件坐标系中，处理后的坐标值为(aj，bj，cj)。其中，转换公式为：
[0054][0055]
若干待检测位置点坐标(aj，bj，cj)和若干待检测位置点坐标值(ai，bi，ci)结合，最终得到一组待测件表面坐标集(ai，bi，ci)，i＝1，...，n+k。上述中一组待测件表面坐标包括若干次待检测位置点的坐标。
[0056]
依据测量得到的这组待测件表面坐标集(ai，bi，ci)，i＝1，...，n+k，即可以快速评定待测件尺寸及形位误差。
[0057]
当未安装回转轴430时，根据横向激光干涉仪630、纵向激光干涉仪640、立向激光干涉仪810可测得各轴位移为x
′
，y
′
，z
′
，当探针判定一次合格的接触后，依据各轴位移x
′
，y
′
，z
′
经过误差补偿、数据处理后，即可获得待测件表面的一个测点坐标(x，y，z)，通过对待测件表面的若干测点，可实现对复杂形状待测件的形位误差的高精度测量。
[0058]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0059]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接、可以是机械连接，也可以是电连接、可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0060]
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：
1.一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:包括主机座(100)，在所述主机座(100)的上侧间隔设置有立向支撑柱(200)，两根所述立向支撑柱(200)的顶部设置有轴座(300)；所述主机座(100)上侧且位于两根立向支撑柱(200)之间设置有样品固配座(400)，所述主机座(100)上设置有控制所述样品固配座(400)沿水平方向移动的移动机构(500)；在所述样品固配座(400)的上侧面，且位于边缘位置竖直设置有横向激光反射镜(410)和纵向激光反射镜(420)，所述横向激光反射镜(410)和纵向激光反射镜(420)相互垂直；在所述轴座(300)上沿竖直方向滑动设置有立轴(600)；所述轴座(300)上设置有控制所述立轴(600)沿竖直方向移动的驱动机构(700)；所述立轴(600)的上端水平设置有立向激光反射镜(610)，所述立轴(600)下端固定安装有吊挂架(620)，所述吊挂架(620)下端设置有横向激光干涉仪(630)和纵向激光干涉仪(640)；所述横向激光干涉仪(630)与所述横向激光反射镜(410)镜面垂直；所述纵向激光干涉仪(640)与所述纵向激光反射镜(420)镜面垂直；所述立轴(600)下端中部设置有可与所述样品固配座(400)上侧放置的被测样件进行抵接的探针(650)；所述轴座(300)的上侧设置有立向支撑架(800)，所述立向支撑架(800)上且位于所述立向激光反射镜(610)的上方设置有立向激光干涉仪(810)。2.根据权利要求1所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:所述移动机构(500)包括固定于所述主机座(100)上侧的固定座(510)，所述固定座(510)包括上侧的运动块(511)，和位于所述运动块(511)四周的支撑块(512)；所述固定座(510)的上方设置有十字形运动架(520)，所述运动块(511)上设置有带动所述十字形运动架(520)沿横向移动的横向移动组件(530)、和带动所述十字形运动架(520)沿纵向移动的纵向移动组件(540)。3.根据权利要求2所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:所述横向移动组件(530)包括形状呈c形的横向气浮轴套(531)，所述横向气浮轴套(531)套接于所述运动块(511)的边缘，且于所述运动块(511)相对平行的两侧分别设置有一组；在所述横向气浮轴套(531)内侧设置有第一水平直线驱动电机，所述第一水平直线驱动电机的驱动端连接所述运动块(511)；两组横向气浮轴套(531)之间且位于所述运动块(511)上侧连接有横向连接板(532)；所述横向气浮轴套(531)上，且位于所述横向连接板(532)上侧开设有第一滑动孔(531a)，所述十字形运动架(520)相对远离的两队分别滑动于所述第一滑动孔(531a)内。4.根据权利要求3所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:所述纵向移动组件(540)包括形状呈c形的纵向气浮轴套(541)，所述纵向气浮轴套(541)的套接于所述运转块的边缘，且于所述运动块(511)相对平行的两侧分别设置有一组；在所述纵向气浮轴套(541)内侧设置有第二水平直线驱动电机，所述第二水平直线驱动电机的驱动端连接所述运动块(511)；两组纵向气浮轴套(541)之间且位于所述运动块(511)下侧连接有纵向连接板(542)；所述纵向气浮轴套(541)移动方向与所述横向气浮轴套(531)移动方向相互垂直；所述纵向气浮轴套(541)上且位于所述运动块(511)的上侧开设有第二滑动孔(541a)；
所述十字运动架远离所述第一滑动孔(531a)的两端分别滑动连接于所述第二滑动孔(541a)内。5.根据权利要求1所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:所述轴座(300)沿竖直方向开设有贯穿的立向连接孔(310)；所述立向连接孔(310)的内壁开设有安装槽(320)；驱动机构(700)包括固定于所述安装槽(320)内的立轴纳米电机(710)，所述立轴纳米电机(710)的输出轴沿直线移动，且可带动所述立轴(600)沿竖直方向滑动。6.根据权利要求5所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:所述立轴(600)的竖直两侧，且位于远离所述立向激光反射镜(610)的一端分别开设有固定槽(600a)，所述固定槽(600a)内设置有缓冲气缸(720)，所述缓冲气缸(720)固定安装于所述立向连接孔(310)内壁，且缓冲气缸(720)的伸缩端连接所述固定槽(600a)内壁。所述缓冲气缸(720)对立轴(600)进行重力补偿。7.根据权利要求1所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:所述样品固配座(400)上设置有回转轴(430)，所述被测样件放置于所述回转轴(430)上端；所述样品固配座(400)内侧设置有检测所述回转轴(430)转动角度的角度测量机构。8.根据权利要求1所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:所述横向气浮轴套(531)和所述纵向气浮轴套(541)上且分别位于所述第一滑动孔(531a)和第二滑动孔(541a)的上侧形成有封盖，所述封盖可打开或闭合所述第一滑动孔(531a)和第二滑动孔(541a)。9.根据权利要求7所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:所述横向移动组件(530)控制所述样品固配座(400)横向移动，所述纵向移动组件(540)控制所述样品固配座(400)纵向移动，所述驱动机构(700)控制所述立轴(600)在竖直方向移动探针；所述横向激光干涉仪(630)获取横向轴位移为x
″
，获取偏航角为r
y
，获取俯仰角为r
z
；所述纵向激光干涉仪(640)获取纵向轴位移为y
″
，获取旋转角r
x
；通过立向激光干涉仪(810)获取立向轴位移为z
″
；根据补充公式计算被测样件补偿后的横向轴位移x
′
、纵向轴位移y
′
、立向轴位移z
′
；所述补充公式为：10.根据权利要求9所述的分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，其特征在于:在待测件坐标系中，对待测件进行测量时，所述横向移动组件(530)控制所述样品固配座(400)横向移动，所述纵向移动组件(540)控制所述样品固配座(400)纵向移动，所述驱动
机构(700)控制所述立轴(600)在竖直方向移动，得到第i次待检测位置点的坐标(a
i
，b
i
，c
i
)，i＝1，...，n；回转轴(430)带动待测样件转动角度转动角度后，所述横向移动组件(530)控制所述样品固配座(400)横向移动，所述纵向移动组件(540)控制所述样品固配座(400)纵向移动，所述驱动机构(700)控制所述立轴(600)在竖直方向移动，在仪器坐标系下获取第j次待检测位置点的坐标(a2
j
，b2
j
，c2
j
)，j＝n+1，...，n+k，其中，n、k为整数；将表面坐标(a2
j
，b2
j
，c2
j
)通过转换公式转换为所述待测件坐标系中，得到坐标(a
j
，b
j
，c
j
)；其中，转换公式为：若干待检测位置点坐标(a
j
，b
j
，c
j
)和若干待检测位置点坐标值(a
i
，b
i
，c
i
)结合，获取一组待测件表面坐标集(a
i
，b
i
，c
i
)，i＝1，...，n+k。
技术总结
本发明涉及一种分离式正交测量基准及十字运动面配合的形位误差测量仪，属于精密测量设备技术领域，包括主机座和立向支撑柱，两根立向支撑柱的顶部设置有轴座；主机座上侧设置有样品固配座，主机座上设置有移动机构；在样品固配座的上侧面竖直设置有横向激光反射镜和纵向激光反射镜；在轴座上沿竖直方向滑动设置有立轴；立轴的上端设置有立向激光反射镜，立轴下端安装有吊挂架，吊挂架下端设置有横向激光干涉仪和纵向激光干涉仪；立轴下端中部设置有探针；轴座的上侧设置有立向支撑架，立向支撑架上设置有立向激光干涉仪。通过采用上述方案，能够适应和满足对形状复杂零件尺寸及形位误差的微纳米级精密测量使用。位误差的微纳米级精密测量使用。位误差的微纳米级精密测量使用。
