高精度测量气浮平台技术研究现状

随着测量技术、超   数控加工技术、微光刻技术、生物技术等的迅猛发展，对   定位工作台的精度、运行速度、行程、自动化程度和性等方面均提出了   高的要求。现代   测量运动平台多采花岗石平台，采用静压气体支承技术。静压气体支承技术是一种典型的无摩擦气浮支承技术，具有响应、运行平稳、   等优点，在   或超   气浮运动平台的设计中常采用该技术来对运动件进行支承。同时，随着IC(集成电路)技术和MEMS(微电子机械系统)技术的发展，   气浮运动平台的定位精度    高可达亚纳米级，   的了超   、长行程气浮定位工作台的发展，并有利于这些工作台在相关的推广应用。
　　三维   测量技术是一种基于   运动平台的   检测技术，是超   机加工行业工件质量的重要一环，其具有测量、稳定性好、通用性强(能测长度、角度、形位公差等)、可多维测量、测量等特点。现代   测量运动平台多采用静压气浮支承导轨形式作为工作平台，能够实现检测对象或超   加工的   运动。在结构设计方面，根据适用对象以及测量精度要求的不同，现有三维   测量气浮平台主要结构形式有龙门式、桥式、悬臂式三种类型，且以移动龙门式结构应用较多，但其在运动精度及存在阿贝误差等方面的缺陷一直是一大难题。在运动控制方面，三维   测量技术多数以运动控制卡为核心，采用PID参数调节及速度、加速度前馈控制模式并以   光栅或激光尺来进行位置信息的反馈，可实现连续轨迹控制功能，    高定位精度水平可达纳米级。在设计分析方面，主要侧重于   结构参数对所设计平台的静态力学特性的影响以及分析平台的动力学响应特性，但以理论和仿真   较多，二者与实验的结合   相对较少。
　　另外，同   相比，国内在对   测量气浮平台的测量精度、驱动控制、性、运动误差补偿等方面的技术水平明显不足，很大部分还处在实验   阶段，   的制约了我国在超精尖等   的发展。相反，美国、德国、日本等发达   对   或超   气浮定位平台技术的   已相对成熟，在近几十年对相关技术进行了深层次的探索及。如其广泛应用于超   测量的气浮定位平台在机械结构、运动控制、稳定性等方面均有了跨越式的发展，   的了气浮平台运动精度的再提高。当然，由于   气浮运动平台在   测量等的应用受多种因素的综合影响，还有进一步   的空间，主要集中在以下几个方面：(1)结构设计方面，合理的结构设计是三维测量装备力学性能和测量精度的重要，而现有的气浮平台结构形式较为单一，无法测量对象的广泛性；(2)补偿技术方面，无论是控制系统参数设置的不合理性还是外界环境的影响都会引起平台运动精度的降低，需要有   的运动控制补偿技术；(3)驱动控制方面，首先需要   的位置信息反馈系统，实时监测气浮平台的位置偏离误差范围；其次，在运动轨迹规划中，对速度以及加速度的控制要求较高；    后，各运动轴的同步控制也有待进一步   。
　　气浮花岗石平台作为   测量及超   加工装备的基础，在相关技术   方面己经有了坚实的基础。在近几年关于测量技术的   中，应用于三维   测量或其它的气浮定位工作台在结构、材料、驱动、控制、测量等方面有了许多长足的进步，使定位工作台朝、高速度、大行程的方向发展。超   气浮定位工作台是测量机上   重要的关键部件，它直接影响测量机能达到的测量精度和测量效率。因此，美国、日本等发达   在      测量或   加工的同时，积极开展对定位工作台的   ，不断研制出、高速度、大行程的定位工作台来满足光刻技术的发展得需要，而目前   主流的产品是超   气浮定位工作台，其主流通用   运动平台采用的导向和支撑方式多以气浮导轨和气浮轴承为主，驱动方式均采用直线电机驱动。
　　国内   超   定位工作台的单位虽然不少，但大多限于研制小行程(毫米以下)、的定位工作台，只有少数单位能够生产和研制大行程、超   定位工作台，如中科院光电所和清华大学等。总而言之，国内在   或超   气浮平台方面己经取得了许多新的突破，但大多数气浮平台多限于小行程、低速运动，且相当一部分   所能达到的精度也于在实验室环境下获得，与   早已经在生产实际中广泛运用还相差甚远。同时，国内在研制大行程、   或超   定位工作台方面还存在基础   薄弱、   新换代速度慢等问题，相关技术的   在我国尚处于创新性   阶段，导致我国超   定位工作台的研制和发展水平落后于发达   至少十五年，严重制约着我国测量技术、微电子产业等的发展。