3차원 초정밀 측정에서 대행정 운동과 고정밀 측정 간의 모순을 해결하기 위해 새로운 크로스 스케일 마이크로-나노 3차원 좌표 측정기(Cross-Scale Micro-Nano Coordinate Measuring Machine, CSMN-CMM)를 개발하였으며, 측정 부피는 100 mm × 100 mm × 100 mm이다. 기존 좌표 측정기의 구조 형태와 달리, CSMN-CMM은 아베 원칙에 부합하는 독립적인 3차원 계측 시스템 배치를 채택하여 운동 시스템이 계측 시스템에 미치는 영향을 제거하고 아베 오차를 방지한다. 운동 시스템은 3차원 에어 베어링 매크로 스테이지와 6자유도 미세 스테이지로 구성되며, 매크로와 미크로 협업 운동 모드는 측정 효율을 향상시키는 동시에 고정밀 트리거 및 측정 작업을 수행한다. 측정 헤드 시스템 측면에서는 고정밀 3차원 접촉식 측정 헤드 또는 공진식 트리거 측정 헤드를 채용하여 측정을 완료하며, 공진식 트리거 측정 헤드의 광섬유 프로브 볼 직경은 70 μm 이하일 수 있다. 측정기 주요 오차 원인을 대상으로 좌표 변환을 기반으로 공간 오차 보상 모델을 구축하고 오차 분리를 완료하였다. ISO 10360-2에 따라 CSMN-CMM 전체 기기의 측정 성능을 검사하였으며, 최대 허용 오차가 ±(250 nm + 3.6×10^-6×L)보다 우수한 결과를 얻었다. 실험 결과 CSMN-CMM은 아원자 미만 3차원 측정 정밀도를 가지며, 100 μm 이하 크기의 치수 측정이 가능하며, 구조 설계 및 핵심 기술이 고정밀 3차원 측정에 중요한 의미를 가진다.

마이크로 나노 측정기; 무 아베 오차; 매크로 미크로 운동 시스템; 정밀 측정; 오차 분석