二維納米測量定位裝置的研究.pdf

1、納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開納米測量定位技術(shù)的研究。針對國內(nèi)二維納米級測量定位裝置行程范圍小的不足,本文對大行程的自行搭建的二維納米測量定位裝置進(jìn)行研究,以實現(xiàn)對超精密零件的二維尺寸與表面粗糙度的納米級測量。其具體研究內(nèi)容如下:
　　首先,分析了Zygo雙頻激光干涉儀的測量誤差,并利用該干涉儀對二維微動平臺及二維氣浮平臺進(jìn)行了標(biāo)定。根據(jù)標(biāo)定的結(jié)果去除二維微動平臺的綜合誤差,然后利用反相法對二維微動平臺的定位誤差進(jìn)行補(bǔ)償,補(bǔ)償前,X軸的

2、最大定位誤差為300nm,Y軸的最大定位誤差為-295nm,補(bǔ)償后,X軸的最大定位誤差為±20nm,Y軸的最大定位誤差為±25nm。二維氣浮平臺 X軸的定位誤差為243nm,Y軸的定位誤差為221nm,利用二維微動平臺做為微動臺,二維氣浮平臺作為宏動臺,采用宏微結(jié)合的方式補(bǔ)償后,二維定位平臺的定位誤差最大為57nm,X軸的定位精度為139nm,Y軸的定位精度為126nm。
　　其次,對二維納米測量定位裝置的測量系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計與分析

3、。測量系統(tǒng)中選用光譜共焦位移傳感器做為測頭;從理論上對裝置的懸臂式支架變形進(jìn)行了研究,并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,確定支架的結(jié)構(gòu)參數(shù);對其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性進(jìn)行了分析,并利用Ansys軟件對支架進(jìn)行了模態(tài)分析及諧響應(yīng)分析;為了自動控制測頭,利用了相應(yīng)的電機(jī)控制電路。
　　最后,利用高等級的量塊對二維測量定位裝置進(jìn)行校準(zhǔn)并對物體二維尺寸及表面粗糙度進(jìn)行測量,對裝置的測量誤差及測量不確定度進(jìn)行了分析。實驗結(jié)果表明:二維納米測量定位裝置的測量誤差較大,但