纳米级定位精度一维位移工作台

介绍了一种具有纳米级定位精度的一维位移工作台。工作台采用粗精两级定位机构。可以实现0～6mm范围、1nm理论分辨力的快速、高精度定位；固定在工作台上的全息衍射光栅实现了对工作台位移的高精度闭环检测。采用ANSYS有限元分析软件对精定位工作台进行了静态及动态特性分析；采用双频激光干涉测长仪对工作台的定位精度进行了对比测量。位移工作台已用于表面三雏形貌测量中，给出了对标准样板的测试结果。     

以正交衍射光栅为计量标准器的二维微位移工作台

提出以正交衍射光栅作为X-Y二维位移工作台计量标准器的思想,阐述了正交衍射光栅作为大量程二维位置检测传感器的工作原理及光路布置方法,推导了光栅运动位移与所产生干涉条纹的相移之间的关系。介绍了工作台粗、细两级定位系统的组成结构:粗定位部分由磁悬浮平面直线电机驱动,细定位部分采用弹性铰支结构并由压电陶瓷驱动;通过分别对电机和压电陶瓷驱动范围与定位精度的分析,提出对工作台精密快速定位的方法。设计了一套对电机与压电陶瓷进行驱动控制和光栅信号进行处理的电路,并结合实际正交衍射光栅的刻线精度,计算了工作台位置检测的有效分辨率。最后,分析了当前几种典型压电陶瓷驱动电路的特点,提出选用直流放大电源的方式作为本系统高压驱动方法,并给出了高压驱动电路图。     

一种用于测量微观形貌的激光干涉式测量仪

该轮廓测量仪的开发是根据了Michelson干涉测量原理，工作台以正交衍射光栅为位移标准器，采用直线电机和压电陶瓷（PZT）进行快速粗定位和精确定位的两级定位过程，重点介绍了仪器的测量原理及光路系统．以及对电机及压电陶瓷的驱动和对干涉信号的处理。     

基于垂直位移扫描的三维表面轮廓测量仪

该测量仪在测量过程中以保持杠杆处于平衡位置为前提,X-Y向、Z向工作台分别采用衍射光栅为标准器,X-Y向工作台采用直线电机和压电陶瓷分别进行粗、细两级定位.本文论述了仪器的整体结构、测量原理、工作台的定位控制以及衍射光栅干涉信号的处理.     

新型一维位移工作台的设计及特性分析

研究开发了一种能实现大量程位移和纳米级定位精度的一维位移工作台。工作台采用粗、精两级定位机构,以精密衍射光栅传感器组成工作台位移的闭环检测系统。工作台可以实现0~6 mm 的位移及1 nm的定位分辨力。文中建立了由压电陶瓷驱动和柔性铰链导向的精定位机构的机电耦合模型,进行了精定位机构的模态分析和静力学分析,并采用ANSYS软件进行了有限元仿真运算。最后给出了工作台在表面三维微观形貌测量仪中的应用结果。     

大行程纳米级二维位移工作台

提出以双衍射光栅位移传感器作二维工作台计量标准器的方法,阐述了双衍射光栅位移传感器的位移传感原理,以及光电信号细分处理方法.结合光栅的实际参数,分析了工作台的有效分辨率.     

一种新型三维表面形貌测量仪的研制及应用

介绍了一种新型的基于直线相位光栅干涉三维表面形貌测量仪,该测量仪具有高分辨率、大量程、低成本的特点.该三维表面形貌测量仪由基于直线相位衍射光栅干涉原理的微位移传感器、X-Y二维工作台、立柱、光电探测器以及信号处理电路、计算机及数据处理软件组成.该轮廓仪工作台的工作范围为50 mm×50 mm,最小步距为0.2μm,工作台计量系统的分辨率为0.05μm,微位移传感器理论垂直分辨率可达到0.12 nm,实际测量量程为2 mm,通过更换测杆可以达到6 mm的测量量程.     

大行程纳米级共平面二维精密工作台的研究

研究开发了一种大行程纳米级共运动平面二维工作台,该工作台采用宏/微两级驱动,宏驱动由滑动导轨、直流无刷电机、精密丝杠组成,微驱动由平行平板柔性铰链和压电陶瓷组成。对平行平板柔性铰链进行了力学分析,并推导计算了其固有频率。工作台移动范围为50mm×50mm,可实现5nm的运动分辨率。工作台在X、Y方向分别装有衍射光栅计量系统,宏微位移由同一套衍射光栅计量系统进行位移计量,计量系统的有效位移分辨率为2.3nm。该二维工作台具有通用化和小型化特点,可以用于微纳米表面的测量与微机电系统的控制与加工。     

粗细光栅试验

一、原理粗细光栅组合,产生干涉条纹的光路原理示于图1,基本情况文献中已经叙述。现对干涉条纹的产生、定位和干涉条纹相对光栅位移的灵敏度作一说明。 1.干涉条纹的产生使光束经细光栅衍射后产生强度相同的0级与-1级衍射光束,射到粗光栅后再次衍射,由物镜后焦面上的空间滤波器(狭缝)取出一组平行于光轴的光束,如(-1,m/2)和(0,(-m)/2)(m为粗、细光栅栅距比,并假定m为偶数)。在狭缝后面毛玻璃上即可看到干涉条纹。如果粗、细     

一种光学两细分的方法

目前，在长度测量中，对分辨率的要求越来越高。这里介绍的一种线位移传感器具有较高的准确度和分辨率，其优点是采用了光学两细分。从LED发出的光经扫描板后主要衍射为-1，0，＋1级，这三束光遇到主光栅──反射相位光栅后，被衍射成＋1级和－1级。相位光栅移动一个周期时，其±1级衍射光均发生了360°相移，＋1级和－1教相移符号相反。这两束光经批描板上指示光栅时又一次衍射，同方向衍射光产生干涉，这三束干涉光经三个电池接收后，光强度转化为电信号，电信号的周期只有光栅周期的一半。