[发明专利]电机位移平台运动平整度的非接触式测量装置及测量方法

说明书

电机位移平台运动平整度的非接触式测量装置及测量方法，包括自动聚焦光路的构建，自动检测算法的实现，对电机位移平台运动平整度的测量，数据的记录和拟合等步骤。通过激光、四象限探测器、像散透镜等构建一个自动聚焦光路，通过算法编程实现自动检测。当电机位移平台开始移动的时候，通过自动检测系统检测电机平台在运动过程中上下振动的幅度，记录并绘制位移平台在不同位置的振动幅度。本发明简单实用，操作便捷，实现了在非接触式的情况下对电机位移平台运动平整度的测量，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及电机位移平台的运动平整度测量，是一种电机位移平台运动平整度的非接触式测量装置及测量方法。

背景技术

近年来，随着科技的不断发展，在高精密机械制造和加工，高精度光学和电子元件的制造，高精度光学测量，高精度3D打印制造,以及半导体制造行业等，对精度的要求越来越高，而在这些领域的精密制造和加工中，电机位移平台是一种非常常用的一种加工平台，因此，对电机位移平台本身运动平整度的误差测量与消除也变得日益迫切，在当前采用的千分表测量方法是接触式测量，其精度远不能满足高精密测量的需求，本发明提出了一种电机位移平台运动平整度的非接触式的测量装置及测量方法，其测量精度高，超过100nm，具有很高的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机位移平台运动平整度的非接触式测量装置及测量方法。电机位移平台在运动过程中的上下振动起伏导致反射到四象限探测器上的光斑形状发生变化，通过对四象限探测器信号的处理，得到此时电机运动平台的振动方向以及振动幅度，在不与电机位移平台接触的情况下对电机位移平台在运动过程中的运动平整度进行测量。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种电机位移平台运动平整度的非接触式测量装置，其特点在于，包括计算机、控制器、激光器、扩束准直器、1/2波片、四象限探测器、像散透镜、偏振分光棱镜、1/4波片、反射镜、固定在压电陶瓷上的聚焦物镜，以及供铝膜样品放置的二维电机位移平台；

所述四象限探测器的输出端与所述控制器的输入端相连，该控制器的输出端分别与压电陶瓷和二维电机位移平台相连，且该控制器与所述计算机进行通讯。

所述的像散透镜与四象限探测器之间的距离m满足如下条件，

m＝2f_c

式中，f_c为像散透镜的焦距。

所述的激光器发出波长为658的红光。

利用所述的非接触式测量装置进行电机位移平台运动平整度的测量方法，其特点在于，该方法包括以下步骤：

步骤1)用磁控溅射方法在玻璃基底上镀上一层铝薄膜作为铝膜样品；

步骤2)设计四象限探测器电路：

a)将四象限探测器的四个象限依次设为A,B,C,D，采用电流电压转换器将四个象限采集到的电流信号转换为电压信号，设测得四个象限的电压值分别为V_A、V_B、V_C、V_D；

b)利用加法器、减法器和除法器，计算聚焦误差电压信号FES：

c)将聚焦误差电压信号FES传入控制器；

步骤3)调节压电陶瓷和铝膜样品的距离，即使铝膜样品表面从聚焦物镜的近焦向远焦移动，通过四象限探测器测量压电陶瓷每一位置的四个象限电压值，计算并记录各位置对应的聚焦误差电压信号FES，并根据FES值绘制成S曲线；

步骤4)根据S曲线的线性区域的中值所对应的FES值作为基准值SP；