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高精度自动测量及其定位技术已广泛应用于微电子信息产业、转基因生物工程、纳米操作等高技术产业中,成为一项关键技术。无论是生物工程中的细胞操作、集成电路或光电子器件的加工,还是采用扫描电子显微镜进行纳米操作,均要采用一项关键技术,那就是需要高精度自动测量和高精度定位技术。因此,本课题组所要建立的高精度定位平台是一项非常重要的技术。目前,国内在这领域已有不少研究,但其与国外之间还有不少距离,尤其在标定技术方面的研究国内还没有相关报道。
高精度定位平台是通过激光干涉系统进行标定和补偿的,需要涉及到研究内容主要有:微位移测量技术和平台标定技术。本文的研究也是从这两个方面展开,主要包括以下四个部分:
第一部分是激光干涉系统的介绍及误差分析研究。阐述了激光干涉仪的位移测量原理,简要介绍本课题所采用的日本的DISTAX公司的L-LM-20B型带光纤传导的小型激光干涉测量系统,并对其在本实验室条件下的测量误差作了详细地分析并提出改进方案。
第二部分是余弦误差修正系统的开发。分析了余弦误差产生的原因及修正其的必要性,接着阐述了余弦误差修正系统的基本原理、软硬件电路建立及实验效果。
第三部分是微动平台的标定方法研究。对微动平台的标定实验环境作了系统地分析,将微动平台固有误差与环境变化带来的综合误差区别开来,并对微动平台作了多次往返标定,得到标定数据并通过最小二乘法多次曲线拟合得到往返误差曲线方程,对微动平台采用了反相补偿法进行了补偿。
第四部分是系统闭环光栅的标定方法初步研究。阐述了系统闭环光栅标定的必要性,并提出了系统闭环光栅相对零点确定方法,使系统闭环光栅的补偿成为可能,对系统闭环光栅标定及补偿方法作了初步探讨。
最后在总结当前工作的基础上,对本课题的后继工作提出了一些需要改进和完善的地方。