Um den Konflikt zwischen der großen Bewegung und der hohen Genauigkeit in der überpräzisen dreidimensionalen Messung zu lösen, wurde ein neuer Typ von Kreuzmikro-Nano-Koordinatenmessmaschine (CSMN-CMM) mit einem Messvolumen von 100 mm × 100 mm × 100 mm entwickelt. Im Gegensatz zur traditionellen Struktur von Koordinatenmessmaschinen verwendet CSMN-CMM ein unabhängiges und in drei Richtungen auf das Abbe-Prinzip ausgerichtetes Messsystem, das den Einfluss des Bewegungssystems auf das Messsystem beseitigt und Abbe-Fehler vermeidet. Ihr Bewegungssystem besteht aus einem dreidimensional schwebenden Makrotisch und einem Mikrotisch mit sechs Freiheitsgraden, wobei der Makro-Mikro-Bewegungsmodus die Messgenauigkeit verbessert und gleichzeitig Aufgaben mit hoher Präzision erfasst. Im Hinblick auf das Kopfsystem erfolgt die Messung mit einem hochpräzisen 3D-Kontaktkopf oder einem Resonanz-Auslösekopf, dessen optischer Faserprobekugeldurchmesser unter 70 µm liegen kann. Zur Lösung der Hauptfehlerquellen der Messmaschine wird aufgrund einer Koordinatenumwandlung ein Modell zur räumlichen Fehlerkompensation erstellt und die Fehlerabgrenzung abgeschlossen. Gemäß ISO 10360-2 wird die Messleistung der gesamten CSMN-CMM-Maschine überprüft, wobei ihr maximal zulässiger Fehler besser als ± (250 nm + 3.6×10^-6 × L) ist. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass die CSMN-CMM eine submikrometergenaue dreidimensionale Messgenauigkeit aufweist, Messungen von Größen bis zu 100 µm realisieren kann und ihr Konstruktionsdesign und ihre Schlüsseltechnologien für hochpräzise dreidimensionale Messungen von großer Bedeutung sind.

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