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文檔簡介
1、在納米技術(shù)領(lǐng)域,微球常被用作測量系統(tǒng)的測頭。隨著加工精度的不斷提高,精密器件特征尺寸趨于微型化,要求測量系統(tǒng)中應(yīng)用的微球球徑越來越小,如微納米三坐標測量機(Micro-Nano Coordinate Measuring Machine,簡稱微納米CMM)要求其測頭探球球徑在數(shù)百微米以內(nèi),且球度要控制在數(shù)十納米量級甚至更高精度。然而,目前對于微球球度測量問題的研究仍處于探索階段,還沒有成熟的技術(shù)。
針對球徑在數(shù)十微米至亞毫米量級
2、的微球球度測量問題,本文提出一種可實現(xiàn)微球球度高精度測量的方法,研制了基于該方法的微球球度測量系統(tǒng),并對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的性能進行了初步測試。該系統(tǒng)除了可用于微球球度的高精度測量,也可為微米尺度上其他類似微球結(jié)構(gòu)器件立體空間的表面形貌測量提供技術(shù)。
在研制的微球球度測量系統(tǒng)中,將兩個由大長徑比鎢探針和石英音叉構(gòu)建的掃描探針測頭對稱放置在微球大圓截面的兩側(cè),同時掃描微球大圓截面輪廓,采用差動方式測量,以克服微球三維測量時主軸徑向運動誤差
3、的影響。再通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對被測微球的多維度、多方向掃描測量,獲取微球球面的三維輪廓參數(shù),進而獲得被測微球球度等特征尺寸。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)包括掃描探針測頭,測頭及被測微球裝夾、驅(qū)動結(jié)構(gòu),被測微球旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),以及視覺引導對準結(jié)構(gòu)等。本文對整個微球球度測量系統(tǒng)的構(gòu)建、調(diào)試進行了詳細介紹,最后對測量系統(tǒng)中掃描探針測頭品質(zhì)因數(shù)、納米定位工作臺性能、掃描探針測頭粗對準精度等進行了相關(guān)測試實驗。
實驗結(jié)果表明,研制的微球球度測量系統(tǒng)掃描探針測頭
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