用于纳米三坐标机的非接触式触发探头的研制

张珂 蒋庆磊

摘  要：在进行微米级测量时，纳米三坐标机常用的接触式探头会损伤软的或脆的待测品。该文研制了一种用蓝光DVD读取头作为传感器的非接触式触发探头。该探头的测量原理是当待测样品位于探头聚焦面时，聚焦误差信号返回值为零。将该探头安装于三维纳米平台上实验，结果显示触发分辨率达1nm，标准差约12nm。

关键词：蓝光DVD读取头  非接触式触发探头  纳米三坐标

中图分类号：TH721   文献标识码：A            文章编号：1672-3791（2019）05（a）-0069-02

随着产品微型化的发展，对产品质量的要求随着制造工艺的发展而提高。由于待测表面和坐标测量技术并不真正适用于微结构的测量，因此产生了严重的测量问题。在过去的十几年中，一些具有纳米分辨率的中、微尺度零件的微米或纳米坐标测量机已经被开发出来，它们采用的是接触式探头。接触探头虽然具有环境影响小、测量角度大等优点，但也存在着难以克服的缺点，如工件损坏、探头磨损、接触力大、无法测量小空腔等问题。

针对微米/纳米三坐标机，也有很多非接触式探头系统被研发出来了，比如基于聚焦传感器的、共焦、光纤探测器阵列等。然而，基于聚焦的探头通常采用红光激光二极管，难以提高测量精度;基于电容传感器的探头仅适用于电子试样;基于光纤阵列的探头无法达到纳米级精度。该文提出了一种基于蓝光DVD读取头的微米/纳米坐标测量机非接触式触发探头，并介绍其设计原理、结构和实验数据分析。……