Der dreidimensionale Nanomesskopf ist eine Schlüsselkomponente der mikro-nanometrischen Koordinatenmessmaschine. Bestehende dreidimensionale Nanomessköpfe weisen eine unzureichende Messleistung auf und können die praktischen Anforderungen nicht erfüllen. Daher wurde ein dreidimensionaler Nanomesskopf auf Basis eines kapazitiven Wegsensors vorgeschlagen und seine Leistung experimentell überprüft. Der Messkopf besteht hauptsächlich aus einem kapazitiven Wegsensor, einer Elektrode, einer elastischen Vorrichtung und einer Sonde. Drei hochpräzise kapazitive Wegsensoren sind in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet, wobei ein entwickeltes geometrisches Berechnungsmodell verwendet wird, um die Verschiebung der Messkugel zu berechnen und die Sondeinstellung zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, dass die dreidimensionale Auflösung des Messkopfs besser als 3 nm ist, der Messbereich horizontal bis zu 260 μm und vertikal 70 μm beträgt; die Kontaktwiederholgenauigkeit liegt horizontal besser als 9,4 nm und vertikal besser als 8,7 nm. Die Studie bestätigt die gute Messleistung des Messkopfs im Mikro- und Nanomaßstab und bietet eine effektive technische Unterstützung für die Präzisionsfertigung und -prüfung.

Mikro-Nanomessungen;Koordinatenmessmaschine;Kontaktsonde;Kapazitätssensor