接觸觸發(fā)式三維微納米探頭

編號：SBJS00651

篇名：接觸觸發(fā)式三維微納米探頭

作者：李瑞君 ;李心愿 ;向萌 ;程真英 ;范光照

關(guān)鍵詞： 位移測量儀表 微納米三坐標測量機 接觸觸發(fā)式探頭 彈性機構(gòu) 測微力計

機構(gòu)： 合肥工業(yè)大學儀器科學與光電工程學院,合肥230009

摘要： 為解決微電子機械系統(tǒng)（MEMS）器件三維尺寸高精度測量的難題,研制了一種適用于微納米三坐標測量機的新型高精度三維接觸觸發(fā)式探頭。該探頭只用了一個基于四象限感測器的二維角度傳感器即可同時實現(xiàn)對測球三維運動的高精度感測。介紹了探頭的結(jié)構(gòu)和原理,建立了探頭的靈敏度模型和剛度模型,用最優(yōu)化方法得出了探頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)解。對探頭的剛度、感測范圍、靈敏度、穩(wěn)定性及觸發(fā)重復性等性能指標進行了測試。實驗結(jié)果表明：探頭的剛度在三軸方向基本相同,約為1 m N/μm;允許觸碰范圍超過12μm;靈敏度大于0.5 m V/nm;在恒溫環(huán)境（20±0.025）℃下,1.3 h內(nèi)的位移漂移量約為20 nm;觸發(fā)測量重復性小于40 nm（K=2）。該探頭具有精度高、測力小、體積小、成本低、裝調(diào)方便等優(yōu)點,可被用于微納米三坐標測量機。