3차원 초고정밀 측정에서 대운동과 고정밀 측정 사이의 충돌을 해결하기 위해 새로운 종류의 교차 스케일 마이크로 나노 좌표 측정기계 (CSMN-CMM)가 개발되었으며, 측정 체적은 100 mm × 100 mm × 100 mm 이다. CSMN-CMM은 기 전 좌표 측정기의 구조와는 다르게 아베 원리를 준수하는 독립적이고 3차원 방향의 계량시스템 배치로 운동 시스템이 계량 시스템에 미치는 영향을 없애고 아베 에러를 피한다. 해당 운동 시스템은 3차원 공 부양 대 형테이블과 6자유도 마이크로 테이블로 구성되어 있으며, 대-소형 위치의 인터렉션 운동 방식으로 측정 효율을 높이고 고정밀한 트리거 및 측정 작업을 수행한다. 측정 헤드 시스템에 대해 고정밀 3차원 접촉식 측정 헤드나 공진식 트리거 측정 헤드를 사용하여 측정을 수행하며, 트리거 측정 헤드의 광섬유 프로브 구체 지름은 70 µm 이하로 나올 수 있다. 측정기의 주요 오차 원인에 대응하여 좌표 변환 기반의 공간 오차 보상 모델을 설정하고 오차 분리를 완료한다. ISO 10360-2에 따라 CSMN-CMM의 전체 기계 측정 성능을 점검하였으며, 최대 허용 오차가 ± (250 nm + 3.6×10^-6 × L)보다 우수하다. 실험 결과는 CSMN-CMM이 서브 마이크로미터 3차원 측정 정밀도를 갖추고 100 µm 이내 크기 측정을 실현할 수 있으며, 해당 구조 설계 및 주요 기술은 고정밀 3차원 측정에 중요한 의미를 가진다.

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