[发明专利]可实现纳米三坐标测量机微球探头球度高精度测量的方法

摘要

本发明公开了一种可实现纳米三坐标测量机微球探头球度高精度测量的方法，将大长径比钨探针与石英音叉结合，结合精密微动台构建具有纳米级分辨力的扫描探针测头，测量时，两扫描探针测头由微动台驱动通过差动方式扫描微球在x轴方向上的大圆截面轮廓，扫描过程中产生的径向误差可以通过差动自动消除，从而获取微球大圆截面轮廓的准确参数，再将微球旋转一定角度后重复上述测量，获取多组大圆截面轮廓参数，利用所获特征点拟合构建微球三维立体空间轮廓，并以此进行微球几何参数计算，实现微球球度的高精度测量。本发明具有测量力小、测量范围广、测量精度高的特点。

主权项

一种可实现纳米三坐标测量机微球探头球度高精度测量的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将两个大长径比、顶端尖锐的钨探针分别固定在两个石英音叉谐振传感器上，构建具有纳米级分辨力、大长径比的两个音叉扫描探针测头；（2）将两音叉扫描探针测头以差动方式放置，并辅助以测量其运动位移的精密微动台构建差动扫描测量系统；（3）测量前，先调节x轴方向上两音叉扫描探针测头的钨探针的针尖对准，再将y轴方向上的待测微球探头调节至两音叉扫描探针测头的钨探针的针尖处；由于两音叉扫描探针测头在垂直方向测量微球探头时，针尖与微球探头顶部会出现耦合现象，因此将两音叉扫描探针测头相对于x轴方向分别倾斜一定角度θ；（4）测量时，将待测的微球探头固定在探头夹具上，探头夹具与旋转结构连接，控制微球探头沿y轴方向前后运动，同时控制两音叉扫描探针测头共同运动，在x轴方向对微球探头的大圆截面轮廓进行差动扫描测量；（5）利用精密微动台测量音叉扫描探针测头运动位移获取微球探头大圆截面轮廓的准确参数，再控制旋转结构使微球探头旋转一定角度，扫描测量微球探头另一大圆截面轮廓，多次重复上述测量，获取多组大圆截面轮廓数据，利用所获得的各组大圆截面轮廓数据构建出微球三维立体空间轮廓，并以此进行微球探头各几何参数的拟合计算，即可得到微球探头的球度数据。