為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)室研制的微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（Micro/Nano-CMM）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微結(jié)構(gòu)三維特征尺寸的高精度測(cè)量的目的,本文主要做了如下幾項(xiàng)工作:1、解決了微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)Z軸的驅(qū)動(dòng)控制方面存在的問(wèn)題,使Z軸能夠靈活、平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)不同模式的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。2、解決了Z軸長(zhǎng)度測(cè)量傳感器線(xiàn)性衍射光柵干涉儀（LDGI）輸出信號(hào)不穩(wěn)定的問(wèn)題,改進(jìn)了干涉信號(hào)的質(zhì)量,提高了位移解析的分辨率及精度。3、對(duì)該坐標(biāo)測(cè)量機(jī)使用的接觸掃描式探頭進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及信號(hào)處理方法上的改進(jìn),對(duì)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的探測(cè)誤差進(jìn)行了分離和校正,使探頭的三維測(cè)微重復(fù)性達(dá)到:X、Y軸優(yōu)于20nm,Z軸優(yōu)于4nm。4、對(duì)單軸進(jìn)行定位誤差的補(bǔ)償,主要是利用基于自準(zhǔn)直儀原理的角度測(cè)量傳感器感測(cè)出機(jī)臺(tái)在直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的俯仰偏擺角,以此補(bǔ)償長(zhǎng)度測(cè)量中的阿貝誤差,大大提高了定位精度。5、在恒溫（20±0.03℃）、隔振的實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)該坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試,包括對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的平面度、厚度、臺(tái)階高的高精度測(cè)試。 

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究的起源及目的
    1.2 國(guó)內(nèi)外納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（Nano-CMM）的研究進(jìn)展
        1.2.1 傳統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的區(qū)別
        1.2.2 國(guó)內(nèi)外納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 其他研究單位的Nano-CMM情況概覽
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)及原理
    2.1 整機(jī)架構(gòu)
        2.1.1 測(cè)量機(jī)主體機(jī)臺(tái)
        2.1.2 共平面二維運(yùn)動(dòng)臺(tái)
        2.1.3 測(cè)量機(jī)的驅(qū)動(dòng)部件
        2.1.4 測(cè)量機(jī)Z軸系統(tǒng)
        2.1.5 測(cè)量機(jī)探頭
        2.1.6 機(jī)器坐標(biāo)原點(diǎn)
    2.2 微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量傳感原理
        2.2.1 Michelson干涉儀測(cè)長(zhǎng)原理
        2.2.2 LDGI測(cè)長(zhǎng)原理
        2.2.3 基于自準(zhǔn)直儀的二維角度測(cè)量原理
    2.3 微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)已有進(jìn)展及存在的問(wèn)題
    2.4 本章小結(jié)
第三章 微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的性能改進(jìn)
    3.1 Z軸的結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方面的改進(jìn)
        3.1.1 Z軸低速爬行與過(guò)沖的解決辦法
        3.1.2 導(dǎo)軌的精度
        3.1.3 驅(qū)動(dòng)軟件參數(shù)的整定
    3.2 LDGI測(cè)長(zhǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)
        3.2.1 LDGI誤差分析
        3.2.2 LDGI結(jié)構(gòu)微調(diào)
    3.3 探頭的硬件優(yōu)化
        3.3.1 簧片的設(shè)計(jì)和蝕刻工藝
        3.3.2 探頭觸發(fā)判斷方法及觸發(fā)后回零重復(fù)性
        3.3.3 軟件清零對(duì)探頭觸發(fā)重復(fù)性的影響
        3.3.4 探頭的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性研究
        3.3.5 探頭的靜態(tài)穩(wěn)定特性改進(jìn)
        3.3.6 恒溫環(huán)境控制系統(tǒng)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)誤差分離與修正
    4.1 誤差分離與修正的相關(guān)定義
    4.2 標(biāo)準(zhǔn)量示值誤差分離
    4.3 阿貝誤差分離
    4.4 線(xiàn)值誤差分離
    4.5 探測(cè)誤差的分離
    4.6 測(cè)量環(huán)境的保障
    4.7 本章小結(jié)
第五章 微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的系統(tǒng)測(cè)試
    5.1 測(cè)試方法及規(guī)劃路徑
        5.1.1 測(cè)試方法
        5.1.2 標(biāo)準(zhǔn)件夾持方法
        5.1.3 測(cè)量路徑的規(guī)劃
    5.2 Z方向的階高測(cè)試結(jié)果
    5.3 X方向的厚度測(cè)試結(jié)果
    5.4 Y方向厚度測(cè)試結(jié)果
    5.5 模擬掃描模式測(cè)量量塊表面形貌
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究總結(jié)
    6.2 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況
    1）參加的學(xué)術(shù)交流與科研項(xiàng)目
    2）發(fā)表的學(xué)術(shù)論文（含專(zhuān)利和軟件著作權(quán)）
    3）獲得的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)



本文編號(hào)：3659545