立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪

技术特征：
1.一种立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪，其特征在于：包括主机座(100)，在所述主机座(100)的上侧间隔设置有立向支撑柱(200)，两根所述立向支撑柱(200)的顶部设置有轴座(300)；所述主机座(100)上侧且位于两根立向支撑柱(200)之间设置有横向纵向移动机构(400)，所述横向纵向移动机构(400)的上侧面设置角度位移测量组件(500)；所述轴座(300)上沿竖直方向滑动设置有立轴(710)；所述轴座(300)上设置有控制所述立轴(710)沿竖直方向移动的立轴纳米电机(720)，以及设置缓冲气缸(730)对立轴(710)进行重力补偿；所述立轴(710)竖直两侧，靠近探针组件(600)的一端分别开设固定槽(770)，所述缓冲气缸(730)由缓冲气缸固定块(740)固定安装于所述立向连接孔(750)内壁，且缓冲气缸(730)的伸缩端连接所述固定槽(770)内壁；所述立轴(710)下端面设置有探针组件(600)；所述角度位移测量组件(500)由横向激光干涉仪(510)、纵向激光干涉仪(520)、立向激光干涉仪(530)及激光干涉仪安装块(540)组成，立向激光干涉仪(530)安装于激光干涉仪安装块(540)内侧凹槽处，横向激光干涉仪(510)和纵向激光干涉仪(520)安装于激光干涉仪安装块(540)上顶面；所述激光干涉仪安装块(540)内侧平面为样品固配面(550)；所述样品固配面(550)上设置有回转轴(560)，所述被测样件放置于所述回转轴(560)上端；所述样品固配面(550)内侧设置有检测所述回转轴(560)转动角度的角度测量机构。所述探针组件(600)由反射镜块(610)及探针(620)组成，反射镜块(610)底面设置有立向激光反射面(612)、反射镜块(610)后侧设置有纵向激光反射面(611)、反射镜块(610)左侧设置有横向激光反射面(613)；所述探针(620)安装于反射镜块(610)的相对空间内侧；所述探针组件(600)安装于角度位移测量组件(500)相对空间内侧；所述立向激光反射面(612)、横向激光反射面(613)、纵向激光反射面(611)相互正交。2.根据权利要求1所述的立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪，其特征在于：所述反射镜块(610)及激光干涉仪安装块(540)均使用微晶玻璃制作。3.根据权利要求1所述的立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪，其特征在于：所述横向纵向移动机构(400)可带动所述角度位移测量组件(500)沿横向和纵向移动。4.根据权利要求1所述的立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪，其特征在于，所述轴座(300)沿竖直方向开设有贯穿的立向连接孔(750)，所述立向连接孔(750)内壁开设有安装槽(760)；立轴纳米电机(720)安装于所述安装槽(760)内，所述立轴纳米电机(720)输出轴沿直线移动，且可带动所述立轴(600)沿竖直方向滑动。5.根据权利要求1所述的立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪，其特征在于：所述探针(620)可与在所述角度位移测量组件(500)上放置的样品进行抵接测量。6.根据权利要求1所述的立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪，其特征在于：所述横向纵向移动机构(400)控制所述角度位移测量组件(500)在横向和纵向移动，所述立轴纳米电机(720)控制所述立轴(710)在竖直方向移动探针(620)；所述横向激光干涉仪(510)获取横向轴位移为x
″
，获取偏航角为r
z
，获取俯仰角为r
y
；
所述纵向激光干涉仪(520)获取纵向轴位移为y
″
，获取旋转角r
x
；通过立向激光干涉仪(530)获取立向轴位移为z
″
；根据补充公式计算被测样件补偿后的横向轴位移x
′
、纵向轴位移γ
′
、立向轴位移z
′
；所述补充公式为：7.根据权利要求1所述的立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪，其特征在于：所述横向纵向移动机构(400)控制所述角度位移测量组件(500)在横向和纵向移动，所述立轴纳米电机(720)控制所述立轴(710)在竖直方向移动探针(620)，得到第i次待检测位置点的坐标(a
i
，b
i
，c
i
)，i＝1，...，n；回转轴(560)带动待测样件转动角度转动角度后，所述横向纵向移动机构(400)控制所述角度位移测量组件(500)在横向和纵向移动，所述立轴纳米电机(720)控制所述立轴(710)在竖直方向移动探针(620)，在仪器坐标系下获取第j次待检测位置点的坐标(a2
j
，b2
j
，c2
j
)，j＝n 1，...，n k，其中，n、k为整数；将表面坐标(a2
j
，b2
j
，c2
j
)通过转换公式转换为所述待测件坐标系中，得到坐标(a
j
，b
j
，c
j
)；其中，转换公式为：若干待检测位置点坐标(a
j
，b
j
，c
j
)和若干待检测位置点坐标值(a
i
，b
i
，c
i
)结合，获取一组待测件表面坐标集(a
i
，b
i
，c
i
)，i＝1，...，n k。

技术总结
立方体式反射镜组及探针一体的形位误差测量仪属于精密测量仪器；本测量仪中反射镜组及探针一体化设计，置于角度位移测量组件相对空间内测，使得仪器测量结构简单、紧凑；且反射镜组及激光干涉仪安装块分别使用一整块零膨胀微晶玻璃制作，消除了超精密测量仪器中的主要的热膨胀误差对测量精度的影响，同时使用激光干涉仪测量角度和位移，在三轴方向获得亚纳米测量精度的同时，使得仪器可以实时补偿测量误差；本发明兼具了结构简单和高测量精度的特性，可以实现对微纳米级微器件的超精密测量。可以实现对微纳米级微器件的超精密测量。可以实现对微纳米级微器件的超精密测量。


技术研发人员：赵东方 崔俊宁 边星元 谭久彬
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.08.20
技术公布日：2022/11/22