二維納米測(cè)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(cè)量定位技術(shù)的研究。針對(duì)國(guó)內(nèi)二維納米級(jí)測(cè)量定位裝置行程范圍小的不足,本文對(duì)大行程的自行搭建的二維納米測(cè)量定位裝置進(jìn)行研究,以實(shí)現(xiàn)對(duì)超精密零件的二維尺寸與表面粗糙度的納米級(jí)測(cè)量。其具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先,分析了Zygo雙頻激光干涉儀的測(cè)量誤差,并利用該干涉儀對(duì)二維微動(dòng)平臺(tái)及二維氣浮平臺(tái)進(jìn)行了標(biāo)定。根據(jù)標(biāo)定的結(jié)果去除二維微動(dòng)平臺(tái)的綜合誤差,然后利用反相法對(duì)二維微動(dòng)平臺(tái)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(tái) X軸的定位誤差為243nm,Y軸的定位誤差為221nm,利用二維微動(dòng)平臺(tái)做為微動(dòng)臺(tái),二維氣浮平臺(tái)作為宏動(dòng)臺(tái),采用宏微結(jié)合的方式補(bǔ)償后,二維定位平臺(tái)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(duì)二維納米測(cè)量定位裝置的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析

3、。測(cè)量系統(tǒng)中選用光譜共焦位移傳感器做為測(cè)頭;從理論上對(duì)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(jì),確定支架的結(jié)構(gòu)參數(shù);對(duì)其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析,并利用Ansys軟件對(duì)支架進(jìn)行了模態(tài)分析及諧響應(yīng)分析;為了自動(dòng)控制測(cè)頭,利用了相應(yīng)的電機(jī)控制電路。
　　最后,利用高等級(jí)的量塊對(duì)二維測(cè)量定位裝置進(jìn)行校準(zhǔn)并對(duì)物體二維尺寸及表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量,對(duì)裝置的測(cè)量誤差及測(cè)量不確定度進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:二維納米測(cè)量定位裝置的測(cè)量誤差較大,但