CN214201158U - 一种大幅面高精度显微测量光学平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及测量器械技术领域，且公开了一种大幅面高精度显微测量光学平台，包括Z轴刚柔升降台组件和中空XY平台，且二者均固定在基板上；所述Z轴刚柔升降台组件包括Z轴刚柔升降台，所述Z轴刚柔升降台主要包括第一框架、第一柔性铰链和第一工作台三部分，且第一框架与第一工作台之间通过第一柔性铰链连接。该种大幅面高精度显微测量光学平台，采用柔性铰链弹性变形补偿摩擦死区，精度高，将摩擦力转换为弹性变形，可以实时量测补偿，采用高精度光栅反馈，精度不受滚珠丝杠磨损影响。

Description

一种大幅面高精度显微测量光学平台

技术领域

本实用新型涉及测量器械技术领域，具体为一种大幅面高精度显微测量光学平台。

背景技术

纤维成分、精细电路检测等属于大幅面高精度显微测量。受显微镜头视场和景深限制，需要与运动高精度平台和超高精度调焦配合才能完成大幅面高精度测量。一方面，高放大倍测量时，视场小，需要移动光学平台XY分区测量并拼接成大幅面。另一方面，高倍数镜头景深小，需要亚微米甚至纳米级的超高调焦精度。

目前，市场上大多的大幅面显微测量的XY平台采用小导程滚珠丝杠平台，由步进电机或者伺服电器驱动，属于开环或半闭观控制，精度低；滚珠丝杠磨损后运动间隙大，进一步降低精度；调焦精度要求高，中低端机型采用小导程精密滚珠丝杠导轨，速度低，并且存在滚珠丝杠磨损后降低精度的问题；高端仪器采用压电陶瓷或着音圈电机驱动的柔性铰链机构，但是行程短；大行程高精度调焦采用直线平台与柔性铰链机构组成的宏微复合运动平台，存在宏微切换控制效率低，两套驱动成本高的弊端，为此，我们提出一种大幅面高精度显微测量光学平台解决上述问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种大幅面高精度显微测量光学平台，具备采用柔性铰链弹性变形补偿摩擦死区，精度高，将摩擦力转换为弹性变形，可以实时量测补偿，采用高精度光栅反馈，精度不受滚珠丝杠磨损影响等优点，解决了背景技术提出的问题。

(二)技术方案

为实现上述采用柔性铰链弹性变形补偿摩擦死区，精度高，将摩擦力转换为弹性变形，可以实时量测补偿，采用高精度光栅反馈，精度不受滚珠丝杠磨损影响的目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种大幅面高精度显微测量光学平台，包括Z轴刚柔升降台组件和中空 XY平台，且二者均固定在基板上；

所述Z轴刚柔升降台组件包括Z轴刚柔升降台，所述Z轴刚柔升降台主要包括第一框架、第一柔性铰链和第一工作台三部分，且第一框架与第一工作台之间通过第一柔性铰链连接。

优选的，所述Z轴刚柔升降台组件包括：

伺服电机，其固定在电机固定板上，其通过联轴器驱动滚珠丝杆上的螺母进行升降运动；

滚珠丝杆，其通过第一丝杆支撑座和第二丝杆支撑座固定在Z轴基座上；

电机固定板、Z轴光栅尺、顶板和第三丝杆支撑座，其均直接固定在Z轴基座上；

Z轴滑块，其安装在第三丝杆支撑座上并可相对移动，所述第一框架与Z 轴滑块相连；

螺母，所述第一工作台通过螺母座固定在螺母上；

Z轴读数头，其通过Z轴计数头支架固定在Z轴刚柔升降台的第一工作台上；

弹簧片，其中间通过压块与Z轴刚柔升降台的第一工作台相固定，其两端通过调块和锁块与Z轴刚柔升降台的第一框架相固定。

优选的，还包括聚光装置，所述聚光装置包括聚光镜，其固定在聚光镜固定座，所述聚光镜固定座通过支撑棒固定在光源固定座上，光源固定座上安装有光源。

优选的，还包括光电转换装置，所述光电转换装置与聚光装置保持同轴心安装，且光电转换装置固定在Z轴刚柔升降台的第一工作台上；

所述光电转换装置包括：

圆支架，其固定在三角支架的一端，且三角支架的另一端与Z轴刚柔升降台的第一工作台相固定；

双筒连接器，其固定在圆支架上；

工业相机，其通过电子目镜转接筒与双筒连接器相连通；

物镜转换器，其通过物镜转接筒与双筒连接器相连通；

物镜，其直接安装在物镜转换器上的双筒连接器。

优选的，所述中空XY平台为刚性中空XY平台，包括：

第一Y轴棒状直线电机定子，其通过第一Y轴定子固定座固定在固定基座上；

第一Y轴棒状直线电机动子，其通过第一Y轴动子固定座与Y轴刚性台固定在一起，其通过Y轴棒状直线电机驱动来带动Y轴刚性台沿着Y轴交叉滚珠导轨作Y轴水平运动；

第一精密测量装置，其位于Y轴棒状直线电机的对立面安装，包括第一Y 轴读数头，其通过第一Y轴读数头支架固定在固定基座上；第一Y轴光栅，其固定在Y轴刚性台上；

第一X轴棒状直线电机定子，其通过第一X轴定子固定座固定在Y轴刚性台上；

第一X轴棒状直线电机动子，其通过第一X轴动子固定座与X轴刚性台固定在一起，其通过X轴棒状直线电机的驱动带动X轴刚性台沿着X轴交叉滚珠导轨作X轴水平运动；

第二精密测量装置，其位于X轴棒状直线电机的对立面安装，其包括第一X轴读数头，其通过第一X轴读数头支架固定在Y轴刚性台上；第一X轴光栅，其固定在X轴刚性台上；

第一标本架，其通过辅助板与X轴刚性台固定在一起，其上安装有可来回弹性收缩的第一标本固定器。

优选的，所述中空XY平台为刚柔中空XY平台，包括：

X轴刚柔台和Y轴刚柔台，二者基本结构一致，包括第二框架、第二柔性铰链和第二工作台三部分，且第二框架与第二工作台之间通过第二柔性铰链连接；

第二Y轴棒状直线电机定子，其通过第二Y轴定子固定座固定在基板上；

第二Y轴棒状直线电机动子，其通过第二Y轴动子固定座与Y轴刚柔台固定在一起；

Y轴导轨，其固定在基板上，所述第二框架固定在Y轴导轨上安装的Y轴滑块上，所述第二Y轴棒状直线电机动子通过Y轴棒状直线电机的驱动带动Y 轴刚柔台沿着Y轴导轨作Y轴水平运动；

第三精密测量装置，其位于Y轴棒状直线电机的对立面安装，包括：第二Y轴读数头，其通过第二Y轴读数头支架固定在基板上；第二Y轴光栅，其固定在Y轴刚柔台的第二工作台上；

第二X轴棒状直线电机定子，其通过第二X轴定子固定座固定在Y轴刚柔台上；

第二X轴棒状直线电机动子，其通过第二X轴动子固定座与X轴刚柔台固定在一起；

X轴导轨，其固定在Y轴刚柔台上，所述第二框架固定在X轴导轨上安装的X轴滑块，所述第二X轴棒状直线电机动子通过X轴棒状直线电机的驱动带动X轴刚柔台沿着X轴导轨作X轴水平运动；

第四精密测量装置，其位于X轴棒状直线电机的对立面安装，包括第二X 轴读数头，其通过第二X轴读数头支架固定在Y轴刚性台上；第二X轴光栅，其固定在X轴刚柔台上；

第二标本架，其固定在X轴刚柔台，其上安装有可来回弹性收缩的第二标本固定器。

(三)有益效果

与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：

1、该种大幅面高精度显微测量光学平台，使用基于全闭环反馈的小导程滚珠丝杠驱动刚柔耦合运动平台作为调焦运动平台，柔性铰链弹性变形补偿摩擦死区，精度高；柔性铰链将摩擦扰动转化为弹性变形扰动，容易实现测量和补偿，动态跟踪误差小；小导程滚珠丝杠精度高，可以自锁，克服重力影响；另一方面，XY平台采用直线电机驱动，光栅反馈，消除运动间隙影响，精度更高。

2、该种大幅面高精度显微测量光学平台，当拼接精度要求更高时，XY平台也采用刚柔耦合运动平台，用弹性变形补偿摩擦死区，并将摩擦力转化为弹性力进行实时测量补偿；直线驱动加速性能好，响应快，精度高，可以实现高速高精度操作，调焦精度高。避免了测量过程中的反复调焦，测量速度快，精度高；也避免了现有基于滚珠丝杠平台速度低、精度差、磨损后精度更差的问题，实现可靠测量。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例的左视图；

图3为本实用新型第一实施例中Z轴刚柔升降台组件结构示意图；

图4为实用新型第一实施例中Z轴刚柔升降台组件的截面剖视图；

图5为实用新型第一实施例中基板的结构示意图；

图6为实用新型第一实施例中刚性中空XY平台的结构示意图；

图7为实用新型第一实施例中刚性中空XY平台的俯视图；

图8为实用新型第一实施例中聚光装置的结构示意图；

图9为本实用新型第二实施例的结构示意图；

图10为本实用新型第二实施例的左视图；

图11为本实用新型第二实施例中X轴刚柔台的结构示意图；

图12为本实用新型第二实施例中Y轴刚柔台的结构示意图。

图中：

1、Z轴刚柔升降台组件；2、刚性中空XY平台；3、聚光装置；4、三角支架；5、圆支架；6、双筒连接器；7、电子目镜转接筒；8、工业相机；9、物镜转接筒；10、物镜转换器；11、物镜；12、标本；13、基板；14、架子支撑柱；15、底板；16、刚柔中空XY平台；101、伺服电机；102、电机固定板；103、联轴器；104、滚珠丝杆；105、第一丝杆支撑座；106、第二丝杆支撑座；107、Z轴基座；108、第三丝杆支撑座；109、Z轴滑块；110、Z轴刚柔升降台；1101、第一框架；1102、第一柔性铰链；1103、第一工作台； 111、Z轴计数头支架；112、Z轴读数头；113、Z轴光栅尺；114、弹簧片； 115、压块；116、调块；117、锁块；118、顶板；119、缓冲器；120、螺母； 121、螺母座；201、X轴刚性台；202、辅助板；203、第一X轴棒状直线电机定子；204、第一X轴棒状直线电机动子；205、第一X轴动子固定座；206、第一X轴定子固定座；207、X轴交叉滚珠导轨；208、第一X轴读数头；209、第一X轴读数头支架；210、第一X轴光栅；211、第一标本架；212、第一标本固定器；213、固定基座；214、Y轴刚性台；215、第一Y轴棒状直线电机定子；216、第一Y轴棒状直线电机动子；217、第一Y轴动子固定座；218、第一Y轴定子固定座；219、Y轴交叉滚珠导轨；220、第一Y轴读数头；221、第一Y轴读数头支架；222、第一Y轴光栅；301、连接柱；302、光源固定座； 303、光源；304、支撑棒；305、聚光镜固定座；306、聚光镜；1601、X轴刚柔台；1602、第二X轴动子固定座；1603、第二X轴棒状直线电机定子；1604、第二X轴棒状直线电机动子；1605、第二X轴定子固定座；1606、X轴导轨；1607、X轴滑块；1608、第二X轴读数头；1609、第二X轴读数头支架；1610、第二X轴光栅；1611、第二标本架；1612、第二标本固定器；1613、Y轴刚柔台；1614、第二Y轴动子固定座；1615、第二Y轴棒状直线电机定子；1616、第二Y轴棒状直线电机动子；1617、第二Y轴定子固定座；1618、Y轴导轨； 1619、Y轴滑块；1620、第二Y轴读数头；1621、第二Y轴读数头支架；1622、第二Y轴光栅；1623、第二框架；1624、第二柔性铰链；1625、第二工作台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参阅图1-8，一种大幅面高精度显微测量光学平台，包括：Z轴刚柔升降台组件1、刚性中空XY平台2、聚光装置3、三角支架4、圆支架5、双筒连接器6、电子目镜转接筒7、工业相机8、物镜转接筒9、物镜转换器10、物镜11、标本12、基板13、架子支撑柱14和底板15。

Z轴刚柔升降台组件1主要包括伺服电机101、电机固定板102、联轴器 103、滚珠丝杆104、第一丝杆支撑座105、第二丝杆支撑座106、Z轴基座107、第三丝杆支撑座108、Z轴滑块109、Z轴刚柔升降台110、Z轴计数头支架111、 Z轴读数头112、Z轴光栅尺113、弹簧片114、压块115、调块116、锁块117、顶板118、缓冲器119、螺母120和螺母座121等。其中，Z轴刚柔升降台组件1的核心零部件是Z轴刚柔升降台110，如图3、图4和图5所示，Z轴刚柔升降台110主要包括第一框架1101、第一柔性铰链1102和第一工作台1103 三部分，且第一框架1101与第一工作台1103之间通过第一柔性铰链1102连接；它经过一体式加工而成，不存在装配误差。因为Z轴刚柔升降台110引入了第一柔性铰链1102，降低了其刚度，为了弥补这个不足之处，在Z轴刚柔升降台110的基础上，引进弹簧片114，一方面，它增强了刚度，另一方面，它也充当第一柔性铰链1102。弹簧片114的中间依靠压块115与Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103相固定，它的两端在调块116和锁块117的相助下与Z轴刚柔升降台110的第一框架1101相固定。针对Z轴刚柔升降台110 的第一工作台1103上的最大负载变化，可通过更换对应厚度的弹簧片114来保证足够的刚度与弹性变形补偿量。Z轴刚柔升降台110的第一框架1101与 Z轴滑块109相连，而Z轴滑块109安装在第三丝杆支撑座108上并可相对移动；但Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103通过螺母座121固定在螺母120 上。固定在电机固定板102上的伺服电机101通过联轴器103可驱动滚珠丝杆104上的螺母120进行升降运动，而滚珠丝杆104依靠第一丝杆支撑座105 和第二丝杆支撑座106固定在Z轴基座107上，且电机固定板102、顶板118 和第三丝杆支撑座108直接固定在Z轴基座107上。

在本实施例中，伺服电机101驱动滚珠丝杆104，使Z轴刚柔升降台110 沿着第三丝杆支撑座108升降。由于电机驱动力直接驱动在Z轴刚柔升降台 110的第一工作台1103上，当驱动力不足克服Z轴刚柔升降台110所受的最大静摩擦力时，Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103的升降位移由Z轴刚柔升降台110的第一柔性铰链1102产生的弹性变形提供；当驱动力足以克服 Z轴刚柔升降台110所受的最大静摩擦力时，Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103的升降位移由Z轴刚柔升降台110的第一柔性铰链1102产生的弹性变形和滑块的位移提供。为了得到Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103的精准升降位移与速度，Z轴读数头112通过Z轴计数头支架111固定在Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103上，而Z轴光栅尺113固定在Z轴基座107 上，通过这一组精密测量系统便可得到Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103 的精准升降位移与速度。综上所述，相比现有显微测试光学平台的刚性Z轴平台，本实用新型所指出的Z轴刚柔升降台组件1利用刚柔耦合的设计思想，引入第一柔性铰链1102，用第一柔性铰链1102的弹性变形补偿摩擦死区，并将摩擦力转化为弹性力进行实时测量补偿，并结合相关的控制算法实现了升降平台的高精度，定位精度可达到亚微米级甚至纳米级；此外，本实用新型所指出的Z轴刚柔升降台组件1的振动抑制效果十分好。

刚性中空XY平台2主要包括X轴刚性台201、辅助板202、第一X轴棒状直线电机定子203、第一X轴棒状直线电机动子204、第一X轴动子固定座 205、第一X轴定子固定座206、X轴交叉滚珠导轨207、第一X轴读数头208、第一X轴读数头支架209、第一X轴光栅210、第一标本架211、第一标本固定器212、固定基座213、Y轴刚性台214、第一Y轴棒状直线电机定子215、第一Y轴棒状直线电机动子216、第一Y轴动子固定座217、第一Y轴定子固定座218、Y轴交叉滚珠导轨219、第一Y轴读数头220、第一Y轴读数头支架221和第一Y轴光栅222。请参阅图6-7，固定基座213固定不动的条件下，第一Y轴棒状直线电机定子215通过第一Y轴定子固定座218固定在固定基座213上，而第一Y轴棒状直线电机动子216通过第一Y轴动子固定座217与Y轴刚性台214固定在一起。在Y轴棒状直线电机的驱动力作用下，第一Y 轴棒状直线电机动子216带动Y轴刚性台214沿着Y轴交叉滚珠导轨219作Y 轴水平运动。为了精准测量Y轴刚性台214的位移与速度，在Y轴棒状直线电机的对立面安装有第一精密测量装置，第一精密测量装置包括第一Y轴读数头220和第一Y轴光栅222，第一Y轴读数头220通过第一Y轴读数头支架 221固定在固定基座213上，而第一Y轴光栅222固定在Y轴刚性台214上。在Y轴水平运动的基础上搭建X轴水平运动，第一X轴棒状直线电机定子203 通过第一X轴定子固定座206固定在Y轴刚性台214上，而第一X轴棒状直线电机动子204通过第一X轴动子固定座205与X轴刚性台201固定在一起。在X轴棒状直线电机的驱动力作用下，第一X轴棒状直线电机动子204带动X 轴刚性台201沿着X轴交叉滚珠导轨207作X轴水平运动。为了精准测量X 轴刚性台201的位移与速度，在X轴棒状直线电机的对立面安装一套第二精密测量装置，这套第二精密测量装置包括第一X轴读数头208和第一X轴光栅210，第一X轴读数头208通过第一X轴读数头支架209固定在Y轴刚性台 214上，而第一X轴光栅210固定在X轴刚性台201上。第一标本架211通过辅助板202与X轴刚性台201固定在一起，同时第一标本架211上安装有可来回弹性收缩的第一标本固定器212。综上所述，相比现有显微测试光学平台，本实用新型所提出的刚性中空XY平台2利用棒状直线电机驱动刚性XY平台，避免了现有基于滚珠丝杠平台速度低、精度差、磨损后精度更差等问题，实现高速，高精，高平面度，可靠测量。

聚光装置3主要包括连接柱301，光源固定座302，光源303，支撑棒304，聚光镜固定座305和聚光镜306。如图8所示，聚光镜306固定在聚光镜固定座305，而聚光镜固定座305通过支撑棒304固定在光源固定座302上，光源固定座302上安装着光源303。

请参阅图1-2，Z轴刚柔升降台组件1依靠电机固定板102固定在基板13 上，且刚性中空XY平台2也依靠固定基座213固定在基板13上，聚光装置3 则依靠连接柱301固定在底板15上，而基板13则通过架子支撑柱14固定在底板15上。光电转换装置主要包括双筒连接器6、电子目镜转接筒7、工业相机8、物镜转接筒9、物镜转换器10和物镜11。工业相机8通过电子目镜转接筒7与双筒连接器6相连通，而物镜转换器10通过物镜转接筒9与双筒连接器6相连通，而物镜11直接安装在物镜转换器10上的双筒连接器6。光电转换装置最终需要固定在Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103上，为了实现这一结构连接，双筒连接器6固定在圆支架5上，而圆支架5固定在三角支架4的一端，同时，三角支架4的另一端与Z轴刚柔升降台110的第一工作台1103相固定。为了实现最佳的调焦效果，光电转换装置与聚光装置3 保持同轴心安装。综上所述，当内含纤维成分的透明标本12固定在第一标本架211上时，开启光源303，光电转换装置利用Z轴刚柔升降台组件1实现高速高精度的升降并大大减少了高度波动，从而精准控制物镜11与标本12的距离，精准地快速实现最佳的调焦效果，使工业相机8可采集高清晰度的图像。在最佳的调焦效果下，标本12再利用刚性中空XY平台2实现高速、高精和高平面度的平面运动，在运动过程中使工业相机8可采集一系列分区的高清晰度的图像，从而实现了高精度调焦和高精度拼接。

实施例二

当追求更高精度如亚微米级的图像拼接时，刚性中空XY平台2的微米级精度已难以满足，可将第一实施例中的刚性中空XY平台2替换为刚柔中空XY 平台16，从而构成如图9-10所示的大幅面高精度显微测量光学平台。

刚柔中空XY平台16主要包括X轴刚柔台1601、第二X轴动子固定座1602、第二X轴棒状直线电机定子1603、第二X轴棒状直线电机动子1604、第二X 轴定子固定座1605、X轴导轨1606、X轴滑块1607、第二X轴读数头1608、第二X轴读数头支架1609、第二X轴光栅1610、第二标本架1611、第二标本固定器1612、Y轴刚柔台1613、第二Y轴动子固定座1614、第二Y轴棒状直线电机定子1615、第二Y轴棒状直线电机动子1616、第二Y轴定子固定座1617、 Y轴导轨1618、Y轴滑块1619、第二Y轴读数头1620、第二Y轴读数头支架 1621和第二Y轴光栅1622。其中，刚柔中空XY平台16的核心零部件是X轴刚柔台1601和Y轴刚柔台1613，如图11和图12所示，X轴刚柔台1601和Y 轴刚柔台1613的基本结构一致，主要包括第二框架1623、第二柔性铰链1624 和第二工作台1625三部分，且第二框架1623与第二工作台1625之间通过第二柔性铰链1624连接；它经过一体式加工而成，不存在装配误差。如图9和图10所示，第二Y轴棒状直线电机定子1615通过第二Y轴定子固定座1617 固定在基板13上，而第二Y轴棒状直线电机动子1616通过第二Y轴动子固定座1614与Y轴刚柔台1613固定在一起。由于Y轴刚柔台1613的第二框架 1623固定在Y轴导轨1618上安装的Y轴滑块1619上，而Y轴导轨1618固定在基板13上，所以在Y轴棒状直线电机的驱动力作用下，第二Y轴棒状直线电机动子1616带动Y轴刚柔台1613沿着Y轴导轨1618作Y轴水平运动。为了精准测量Y轴刚柔台1613的第二工作台1625的位移与速度，在Y轴棒状直线电机的对立面安装一套第三精密测量装置，这套第三精密测量装置包括第二Y轴读数头1620和第二Y轴光栅1622，第二Y轴读数头1620通过第二Y轴读数头支架1621固定在基板13上，而第二Y轴光栅1622固定在Y轴刚柔台1613的第二工作台1625上。在Y轴水平运动的基础上搭建X轴水平运动，第二X轴棒状直线电机定子1603通过第二X轴定子固定座1605固定在Y 轴刚柔台1613上，而第二X轴棒状直线电机动子1604通过第二X轴动子固定座1602与X轴刚柔台1601固定在一起。由于X轴刚柔台1601的第二框架1623固定在X轴导轨1606上安装的X轴滑块1607上，而X轴导轨1606固定在Y轴刚柔台1613上，所以在X轴棒状直线电机的驱动力作用下，第二X轴棒状直线电机动子1604带动X轴刚柔台1601沿着X轴导轨1606作X轴水平运动。为了精准测量X轴刚柔台1601的位移与速度，在X轴棒状直线电机的对立面安装一套第四精密测量装置，这套第四精密测量装置包括第二X轴读数头1608和第二X轴光栅1610，第二X轴读数头1608通过第二X轴读数头支架1609固定在Y轴刚性台214上，而第二X轴光栅1610固定在X轴刚柔台1601上。第二标本架1611固定在X轴刚柔台1601，同时第二标本架1611 上安装有可来回弹性收缩的第二标本固定器1612。

综上所述，相比本实用新型的第一实施例，第二实施例中的刚柔中空XY 平台16属于刚柔耦合运动平台，用弹性变形补偿摩擦死区，并将摩擦力转化为弹性力进行实时测量补偿，并结合相关的控制算法实现了平台的高速高精度，定位精度可达到亚微米级甚至纳米级，从而实现更高精度的图像拼接。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种大幅面高精度显微测量光学平台，其特征在于，包括Z轴刚柔升降台组件(1)和中空XY平台，且二者均固定在基板(13)上；

所述Z轴刚柔升降台组件(1)包括Z轴刚柔升降台(110)，所述Z轴刚柔升降台(110)主要包括第一框架(1101)、第一柔性铰链(1102)和第一工作台(1103)三部分，且第一框架(1101)与第一工作台(1103)之间通过第一柔性铰链(1102)连接。

2.根据权利要求1所述的一种大幅面高精度显微测量光学平台，其特征在于：

所述Z轴刚柔升降台组件(1)还包括：

伺服电机(101)，其固定在电机固定板(102)上，其通过联轴器(103)驱动滚珠丝杆(104)上的螺母(120)进行升降运动；

滚珠丝杆(104)，其通过第一丝杆支撑座(105)和第二丝杆支撑座(106)固定在Z轴基座(107)上；

电机固定板(102)、Z轴光栅尺(113)、顶板(118)和第三丝杆支撑座(108)，其均直接固定在Z轴基座(107)上；

Z轴滑块(109)，其安装在第三丝杆支撑座(108)上并可相对移动，所述第一框架(1101)与Z轴滑块(109)相连；

螺母(120)，所述第一工作台(1103)通过螺母座(121)固定在螺母(120)上；

Z轴读数头(112)，其通过Z轴计数头支架(111)固定在Z轴刚柔升降台(110)的第一工作台(1103)上；

弹簧片(114)，其中间通过压块(115)与Z轴刚柔升降台(110)的第一工作台(1103)相固定，其两端通过调块(116)和锁块(117)与Z轴刚柔升降台(110)的第一框架(1101)相固定。

3.根据权利要求2所述的一种大幅面高精度显微测量光学平台，其特征在于：

还包括聚光装置(3)，所述聚光装置(3)包括聚光镜(306)，其固定在聚光镜固定座(305)，所述聚光镜固定座(305)通过支撑棒(304)固定在光源固定座(302)上，光源固定座(302)上安装有光源(303)。

4.根据权利要求3所述的一种大幅面高精度显微测量光学平台，其特征在于：还包括光电转换装置，所述光电转换装置与聚光装置(3)保持同轴心安装，且光电转换装置固定在Z轴刚柔升降台(110)的第一工作台(1103)上；

所述光电转换装置包括：

圆支架(5)，其固定在三角支架(4)的一端，且三角支架(4)的另一端与Z轴刚柔升降台(110)的第一工作台(1103)相固定；

双筒连接器(6)，其固定在圆支架(5)上；

工业相机(8)，其通过电子目镜转接筒(7)与双筒连接器(6)相连通；

物镜转换器(10)，其通过物镜转接筒(9)与双筒连接器(6)相连通；

物镜(11)，其直接安装在物镜转换器(10)上的双筒连接器(6)。

5.根据权利要求1-4中任一所述的一种大幅面高精度显微测量光学平台，其特征在于：所述中空XY平台为刚性中空XY平台(2)，包括：

第一Y轴棒状直线电机定子(215)，其通过第一Y轴定子固定座(218)固定在固定基座(213)上；

第一Y轴棒状直线电机动子(216)，其通过第一Y轴动子固定座(217)与Y轴刚性台(214)固定在一起，其通过Y轴棒状直线电机驱动来带动Y轴刚性台(214)沿着Y轴交叉滚珠导轨(219)作Y轴水平运动；

第一精密测量装置，其位于Y轴棒状直线电机的对立面安装，包括第一Y轴读数头(220)，其通过第一Y轴读数头支架(221)固定在固定基座(213)上；第一Y轴光栅(222)，其固定在Y轴刚性台(214)上；

第一X轴棒状直线电机定子(203)，其通过第一X轴定子固定座(206)固定在Y轴刚性台(214)上；

第一X轴棒状直线电机动子(204)，其通过第一X轴动子固定座(205)与X轴刚性台(201)固定在一起，其通过X轴棒状直线电机的驱动带动X轴刚性台(201)沿着X轴交叉滚珠导轨(207)作X轴水平运动；

第二精密测量装置，其位于X轴棒状直线电机的对立面安装，其包括第一X轴读数头(208)，其通过第一X轴读数头支架(209)固定在Y轴刚性台(214)上；第一X轴光栅(210)，其固定在X轴刚性台(201)上；

第一标本架(211)，其通过辅助板(202)与X轴刚性台(201)固定在一起，其上安装有可来回弹性收缩的第一标本固定器(212)。

6.根据权利要求1-4中任一所述的一种大幅面高精度显微测量光学平台，其特征在于：所述中空XY平台为刚柔中空XY平台(16)，包括：

X轴刚柔台(1601)和Y轴刚柔台(1613)，二者基本结构一致，包括第二框架(1623)、第二柔性铰链(1624)和第二工作台(1625)三部分，且第二框架(1623)与第二工作台(1625)之间通过第二柔性铰链(1624)连接；

第二Y轴棒状直线电机定子(1615)，其通过第二Y轴定子固定座(1617)固定在基板(13)上；

第二Y轴棒状直线电机动子(1616)，其通过第二Y轴动子固定座(1614)与Y轴刚柔台(1613)固定在一起；

Y轴导轨(1618)，其固定在基板(13)上，所述第二框架(1623)固定在Y轴导轨(1618)上安装的Y轴滑块(1619)上，所述第二Y轴棒状直线电机动子(1616)通过Y轴棒状直线电机的驱动带动Y轴刚柔台(1613)沿着Y轴导轨(1618)作Y轴水平运动；

第三精密测量装置，其位于Y轴棒状直线电机的对立面安装，包括：第二Y轴读数头(1620)，其通过第二Y轴读数头支架(1621)固定在基板(13)上；第二Y轴光栅(1622)，其固定在Y轴刚柔台(1613)的第二工作台(1625)上；

第二X轴棒状直线电机定子(1603)，其通过第二X轴定子固定座(1605)固定在Y轴刚柔台(1613)上；

第二X轴棒状直线电机动子(1604)，其通过第二X轴动子固定座(1602)与X轴刚柔台(1601)固定在一起；

X轴导轨(1606)，其固定在Y轴刚柔台(1613)上，所述第二框架(1623)固定在X轴导轨(1606)上安装的X轴滑块(1607)，所述第二X轴棒状直线电机动子(1604)通过X轴棒状直线电机的驱动带动X轴刚柔台(1601)沿着X轴导轨(1606)作X轴水平运动；

第四精密测量装置，其位于X轴棒状直线电机的对立面安装，包括第二X轴读数头(1608)，其通过第二X轴读数头支架(1609)固定在Y轴刚性台(214)上；第二X轴光栅(1610)，其固定在X轴刚柔台(1601)上；

第二标本架(1611)，其固定在X轴刚柔台(1601)，其上安装有可来回弹性收缩的第二标本固定器(1612)。

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