接触触发式三维微纳米探头系统研究

本项目研制的接触式3D微纳米测量探头主要用于解决MEMS器件微小尺度的3D高精度几何形状测量难题。采用DVD读取头为信号传感器；通过理论建模、系统仿真和实验验证，准确计算探头超轻触发机构的几何特征量，设计出三维测量范围均为50μm的探头高灵敏弹性机械结构作为感应原件，该机械结构具有对称性，测量探针在三维方向是各向同性的；通过求解空间矢量模型建立基于DVD测量点的微小变化和探头测球中心点的微位移之间的对应关系，应用误差修正技术提高探头的总体测量精度；以碳化钨丝为材料，基于电火花放电原理，采用田口实验法来烧制高精度的探针和测球；利用精密电子秤和激光干涉仪实现对探头系统的性能标定；采用高速DSP芯片并结合数据融合技术对测量数据进行处理；编制多功能测量软件；设计、研究一套3D微纳米接触式探头系统。测量范围为50μm，测量精度25 nm，分辨率1nm，测量力小于1mN，测球直径为25-100μm。