二维工作台正交性检测

陈 琦

(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033)

二维工作台正交性检测

陈 琦

(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033)

应用非接触式电容测微仪以及平晶与多齿分度盘组合,检测二维工作台的正交性。调试为下层台200 mm、上层台300 mm行程时的正交性小于±0.5″，满足要求。

正交性； 电容测微仪； 多齿分度盘； 平晶

0 引 言

文中的二维工作台是扫描干涉场曝光系统中的机械分度与扫描运动工作台,如图1所示。

图1 扫描工作台

此工作台的正交性对扫描光栅的刻线均匀性、刻线间的平行等指标是至关重要的。现国内外对于检测正交性的方法有很多，主要分为光学检测和机械检测。光学检测[1-3]中的主要器件为五棱镜、自准直仪和反射镜；机械检测主要器件为多齿分度盘[4-6]、平晶和微位移检测设备(如电容测微仪、电感仪等)。

多齿分度盘如图2所示。

文中介绍机械检测工作台正交性的方法。而微位移检测设备选用非接触式电容测微仪。由于它具有精度和分辨率高、对环境要求低、稳定性好、适用任何材质和对基准平晶有保护作用等多种优点[7-8]，所以选择在此次检测中应用。

1.升降机构； 2.刻度盘； 3.上齿盘；4.工作台面； 5.固定指标线； 6.下齿盘

1 检测方法

已知X,Y两向导轨直线度已经满足要求的条件下，将电容测微仪固定在工作台表面上，在工作台外侧将基准平晶放置并固定在多齿分度盘工作台面上。首先调整多齿分度盘与工作台表面的平行，其次将平晶放置后调整其与单向导轨平行,并将其与多齿分度盘固定，最后将多齿分度盘旋转90°，测量导轨在运动时的位移偏差。

Y向导轨测量和X向导轨测量分别如图3和图4所示。

图3 Y向导轨测量

图4 X向导轨测量

2 检测数据与处理

采集数据后应用Matlab绘制图形曲线,见表1。

表1 原始数据采集绘制

测量时的运动方向为Y+向原点运动，原点向X+运动。从表中数据可以得表2。

表2 转角误差分析

3 不确定度分析

3.1电容测微仪

3.2多齿分度盘

3.3不确定度合成

因为影响因素各自独立,所以合成不确定度

自由度

4 结 语

由以上的测量结果得出数据，此二维工作台的正交性可以调整到0.4″内，不确定度为0.07″。在0.5″要求下,完全能够得到准确的测量数值,并且综合探讨外界的影响后，满足要求。可以看出，在0.5″的量级中，这种纯机械测量是完全可以保证测量准确性的。

[1] 马冬梅，孙军月，张波，等.高精度大口径平面镜面形角差法测试探究[J].光学精密工程，2005，13：121-126.

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[3] 贺和好，叶露，周兴义，等.平行度测试仪原理及其测量精度分析[J].光电工程,2007，34(5):52-56.

[4] 黄琦，娄志峰，马勇，等.多齿分度盘动态分度误差分析[J].振动与冲击,2012，31(9):172-175.

[5] 刘义.多齿盘分度回转台的平均效应特点及应用研究[J].武汉船舶职业技术学院学报,2003(4):9-16.

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[8] 张建仁,朱鸿锡.电容测微仪新的应用和工作特性的标定方法[J].计量技术,1999(1):16-18.

Orthogonal testing for 2D worktable

CHEN Qi

(Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033， China)

With contactless capacitance micrometer and assembly of flat and multi-tooth dividing disc, we detect the orthogonality of a 2D worktable. The result is that orthogonality is less than 0.5"at 200 mm-stroke in lower working table and 300 mm-stroke upper.

orthogonal; capacitance micrometer; multiple tooth dividing disc; flat crystal.

2014-05-25

国家重大科研仪器设备研制专项(61227901)

陈 琦(1961-)，男，汉族，吉林长春人，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员，主要从事精密机械制造技术与研究、企业生产组织与管理工作,E-mail:chenqi@ciomp.ac.cn.

TH 16

A

1674-1374(2014)06-0720-03