论文摘要
精密二维扫描工作台是三维表面形貌测量仪器的重要基础。研制定位精度高、运动面平面度高、运行平稳的高性能精密二维扫描工作台对于提高三维表面形貌仪器性能具有重大意义。为此,本文研究共基面二维扫描工作台,研究基于透射式双正交衍射光栅二维位移同步计量技术,建立了共基面二维扫描同步计量工作台。论文首先采用特殊的机械结构设计,提出了共基面二维扫描工作台结构方案。该方案使得二维扫描工作台的导向面处于同一平面上,实现了二维共基面扫描,有效保证了二维扫描平面精度。并用有限元分析软件ANSYS分析了该结构方案的关键受力部件的变形及应力,阐述了零部件的选型及参数设计方法。其次,提出了基于透射式双正交光栅衍射干涉原理,实现二维位移同步计量方案。论文从波动光学角度,分析论述了透射式双正交光栅衍射干涉及实现二维扫描位移同步计量的原理,并基于其光路特点设计了计量系统的支撑结构,给出了条纹信号的接收及计数的电路处理方案,实现计量系统的二维位移计量功能。第三,采用PC并口实现了对二维工作台的驱动控制,并基于VC 6.0设计了工作台控制界面。最后从理论和实验两方面分析了系统的精度与误差来源。设计和建构的二维扫描工作台有效保证了二维扫描运动平面的平面度,自带二维同步计量系统提高了二维定位精度,且成本低、结构简单而紧凑。