A sonda de medição nanométrica tridimensional é um componente chave da máquina de medição tridimensional micro-nanométrica. As sondas nanométricas tridimensionais existentes apresentam desempenho de medição insuficiente e não conseguem atender às demandas práticas. Portanto, foi proposta uma sonda de medição nanométrica tridimensional baseada em sensor capacitivo de deslocamento, e seu desempenho foi validado por meio de experimentos. A sonda é composta principalmente por sensor capacitivo de deslocamento, placa de eletrodo, mecanismo elástico e ponta de prova. Três sensores capacitivos de deslocamento de alta precisão são distribuídos em um triângulo equilátero, utilizando um modelo geométrico estabelecido para calcular o deslocamento da esfera de medição e obter a postura da sonda. Os resultados experimentais mostram que a resolução tridimensional da sonda é melhor que 3 nm, o alcance de medição atinge 260 μm na direção horizontal e 70 μm na direção vertical; a repetibilidade de contato no sentido horizontal é melhor que 9,4 nm, e a repetibilidade no sentido vertical é melhor que 8,7 nm. O estudo verificou o bom desempenho da sonda na medição em escala micro e nano, fornecendo um suporte técnico eficaz para fabricação e inspeção de precisão.

medição micro-nano;máquina de medição tridimensional;sonda de contato;sensor capacitivo