Development and error analysis of cross-scale micro-nano coordinate measuring machine

HUANG Qiangxian ,  

LIU Huijie ,  

ZHANG Zuyang ,  

LI Hongli ,  

CHENG Rongjun ,  

ZHANG Liansheng ,  

LI Ruijun ,  

摘要

لحل تناقض الحركة الكبيرة وقياس الدقة العالية في قياس الثلاثي البعد الفائق الدقة، تم تطوير نوع جديد من آلة قياس الإحداثيات الميكرو-نانو المتداخلة (CSMN-CMM)، حجم القياس 100 ملم × 100 ملم × 100 ملم. بالاختلاف عن هيكل آلة قياس الإحداثيات التقليدية، فإن CSMN-CMM تستخدم نظام قياس مستقل ومعتدل في ثلاث اتجاهات تتوافق جميعها مع مبدأ أبيه، مما يزيل تأثير نظام الحركة على نظام القياس ويحيد الخطأ الأبيه. يتكون نظام الحركة من جدول كبير ثلاثي الأبعاد عائم وطاولة ميكروية بست حريات، حيث يكمل نمط الحركة المتداخل بين الكبير والصغير مهمة الزناد والقياس ويحسن كفاءة القياس. فيما يتعلق بنظام الرأس، يتم القيام بالقياس باستخدام رأس اتصال ثلاثي الأبعاد عالي الدقة أو رأس اتصال بالاهتزاز، حيث يستطيع كرة الاستشعار بالألياف الضوئية في رأس الاستشعار بالاهتزاز الوصول إلى قطر كرة الاستشعار أقل من 70 ميكرومتر. باعتبار مصادر الخطأ الرئيسية للآلة قياس، يتم إنشاء نموذج تعويض الخطأ الفضائي باستناد إلى تحويل الإحداثيات واستكمال فصل الخطأ. وفقًا لمعيار ISO 10360-2، يتم فحص أداء القياس للآلة CSMN-CMM بأكملها، حيث يكون الخطأ المسموح به الأقصى لها أفضل من ± (250 نانومتر + 3.6×10-6 × L). تظهر نتائج التجربة أن للآلة CSMN-CMM دقة قياس ثلاثية الأبعاد تحت الميكرومترات، ويمكنها تحقيق قياس بأبعاد تبلغ 100 ميكرومتر، وتصميم هيكلها والتكنولوجيا الرئيسية لها ذات أهمية كبيرة لقياس الثلاثي الأبعاد بدقة عالية.

关键词

micro-nano coordinate measuring machine;Abbe error-free;macro-micro motion system;precision measurement;error analysis

阅读全文