高精度定位装置标定技术研究

摘要

高精度定位平台标定技术是对高精度平台的定位结果进行测量和分析。高精度定位平台是MEMS精密作业装备中的关键部分，主要实现装配过程中的纳米级精度和分辨率的精微调整。随着MEMS技术的发展，显微镜下的手工装配已不能满足MEMS批量化和产品化的要求。因此MEMS精密作业装备是MEMS研究和开发的重要基础。所以高精度定位平台对于微电子工业发展也有着非常重要的作用。通常对于如此高精度的定位平台，都要有一定精度的计量设备予以标定，对于这种标定技术的研究成为了更加关键的问题。 高精度定位平台的标定技术主要涉及微位移测量技术和平台标定技术这两个方面。本文的研究也是从这两个方面展开的，主要包括以下四个部分： 1、概述了高精度定位平台的国际国内发展情况，分别介绍了国内外几个代表单位在高精度定位技术领域所取得的成就及其先进的定位技术。 2、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。 3、对定位精度评定方法的研究。分别介绍了国际标准ISO 230-2，美国标准 NMTBA，德国标准VDI/DGQ3441，日本工业标准JIS B6330，通过比较分析，本课题选用ISO 230-2作为精度评定标准。 4、系统闭环光栅的标定补偿方法研究。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，并对系统闭环光栅作了多次标定，得到标定数据并通过最小二乘法曲线拟合得到误差曲线方程，对其采用反相补偿法进行了补偿。在此方法的基础上，对宏微两级工作台进行了标定补偿，大大提高了工作台的精度。 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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源

1.2课题背景

1.3国内外研究概况

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4本课题研究的目的及意义

1.5本文的研究内容

第二章激光干涉仪位移测量系统研究

2.1测量原理

2.2 DISTAX L-LM-20B型激光干涉测量仪

2.3测量误差分析

2.3.1系统误差的计算

2.3.2余弦误差的计算

2.3.3死区误差的计算

2.3.4波长校正误差的计算

2.3.5工件热膨胀误差的计算

2.3.6综合误差分析

2.4本章小结

第三章高精度定位工作台

3.1 工作原理

3.2宏动定位平台

3.3微动定位平台

3.4隔振平台

3.5本章小结

第四章定位精度标准、分析及实验数据的处理

4.1定位精度的定义

4.2四种不同的定位精度标准

4.2.1基本术语及符号

4.2.2国际标准ISO 230-2

4.2.3德国标准VDI/DGQ3441

4.2.4美国标准NMTBA

4.2.5 JIS B6330日本工业标准

4.3各评定标准的对比分析

4.4本章小结

第五章标定实验

5.1实验环境简介

5.2标定实验简介

5.3系统闭环光栅的标定

5.3.1系统闭环光栅标定的必要性

5.3.2系统闭环光栅相对零点的确定方法

5.3.3系统闭环光栅标定

5.3.4系统闭环光栅补偿

5.4宏微两级定位平台标定

5.5本章小结

第六章总结与展望

附表

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表论文

致 谢