[發明專利]可實現納米三坐標測量機微球探頭球度高精度測量的方法

在審

• 申請號: 201710597841.9
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107218879A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 黃強先;方傳智;羋夢;梅腱;吳奎
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B7/008
• 分類號: G01B7/008;G01B7/012;G01B7/016;G01B7/28
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

1.一種可實現納米三坐標測量機微球探頭球度高精度測量的方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將兩個大長徑比、頂端尖銳的鎢探針分別固定在兩個石英音叉諧振傳感器上，構建具有納米級分辨力、大長徑比的兩個音叉掃描探針測頭；

（2）將兩音叉掃描探針測頭以差動方式放置，并輔助以測量其運動位移的精密微動臺構建差動掃描測量系統；

（3）測量前，先調節x軸方向上兩音叉掃描探針測頭的鎢探針的針尖對準，再將y軸方向上的待測微球探頭調節至兩音叉掃描探針測頭的鎢探針的針尖處；由于兩音叉掃描探針測頭在垂直方向測量微球探頭時，針尖與微球探頭頂部會出現耦合現象，因此將兩音叉掃描探針測頭相對于x軸方向分別傾斜一定角度θ；

（4）測量時，將待測的微球探頭固定在探頭夾具上，探頭夾具與旋轉結構連接，控制微球探頭沿y軸方向前后運動，同時控制兩音叉掃描探針測頭共同運動，在x軸方向對微球探頭的大圓截面輪廓進行差動掃描測量；

（5）利用精密微動臺測量音叉掃描探針測頭運動位移獲取微球探頭大圓截面輪廓的準確參數，再控制旋轉結構使微球探頭旋轉一定角度，掃描測量微球探頭另一大圓截面輪廓，多次重復上述測量，獲取多組大圓截面輪廓數據，利用所獲得的各組大圓截面輪廓數據構建出微球三維立體空間輪廓，并以此進行微球探頭各幾何參數的擬合計算，即可得到微球探頭的球度數據。

2.根據權利要求1所述的一種可實現納米三坐標測量機微球探頭球度高精度測量的方法，其特征在于：所述差動掃描測量系統在測量時同時控制兩音叉掃描探針測頭共同運動，差動掃描測量待測的微球探頭各大圓截面輪廓，以此消除測量過程中探頭運動產生的徑向誤差。

3.根據權利要求1或2所述的一種可實現納米三坐標測量機微球探頭球度高精度測量的方法，其特征在于：所述驅動音叉掃描探針測頭運動的精密微動臺在測量時其測量延長線與其對應的音叉掃描探針測頭的軸心共線，以此消除測量時存在的阿貝誤差。