1 广东工业大学 省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室， 广东广州50006
2 广东工业大学 广东省微纳加工技术与装备重点实验室，广东广州510006
3 广东工业大学 广东省信息物理融合系统重点实验室，广东广州510006
为在微米级尺度量化表述离面位移激励值-聚焦面内微视觉运动追踪精度劣化值的映射特性，使用光学显微镜、工业相机和空间纳米定位平台进行实验研究。首先，分析离面位移的形成机理，使用方差函数评价图像清晰度，搜索最佳对焦平面并设定为聚焦平面，作为计算离面位移的基准。其次，设计空间多自由度纳米台，将其末端执行器作为微视觉追踪目标，生成聚焦平面内的运动轨迹，同时同步生成可控可测的离面位移。然后，选取灰度值模板匹配法与感兴趣区域划分法作为当前微视觉运动追踪算法，测量聚焦面内的运动轨迹。最后，加工纳米台样机，搭建微视觉运动追踪系统，使用电容传感器作为评价手段，计算不同离面位移引起的微视觉运动追踪精度劣化数值。实验结果表明，微视觉运动追踪精度随着离面位移的增大而不断劣化，具有显著且可量化的相关性。针对给定的76.1 μm×63.7 μm视场、15 Hz采样率与灰度值模板匹配法，（7.7±2.5） μm或更大的离面位移导致微视觉测量系统完全失效。
微视觉运动追踪 离面位移 精度劣化 纳米定位平台 micro-vision motion-tracking out-of-focused-plane displacements accuracy degradation nano-positioning stage
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
介绍了一种用于在线检测纳米定位平台的全自动六维纳米测量系统。提出了整波长干涉测量方法, 可以避免激光干涉仪的非线性影响, 使系统能够得到准确校准, 达到纳米级精度。该测量系统可以测定6个自由度, 三维直线运动测量范围为100μm×100μm×100μm, 分辨率能够达到1nm以下。
光学测量 纳米定位平台 整波长 激光干涉仪 非线性 optical measurement nano-positioning stage integral wavelength laser interferometer nonlinearity
1 中国科学院 上海微系统与信息技术研究所 传感技术国家重点联合实验室,上海 200050
2 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
3 上海大学 机电工程与自动化学院,上海 200072
针对纳米定位平台的构型和定位精度问题,采用体硅加工技术成功地研制出了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度微型定位平台,定位平台采用侧向平动静电梳齿驱动。利用力电耦合和能量守恒原理分析了静电致动器的致动机理,对定位平台的主要失效模型、静态和动态特性进行详细建模分析,证明了静电梳齿力电耦合所导致的侧壁不稳定以及驱动器的最大稳定输出位移,给出了平台稳定工作条件下梳齿间隙、梳齿初始交错长度以及复合柔性支撑梁的弹性刚度比之间的关系。动态分析时考虑空气阻尼对平台的影响,给出了平台最大运行速度、位移及动态条件下的临界驱动电压并把分析结果应用于平台闭环控制。实验结果表明:驱动电压30 V时,平台稳定输出位移达10 μm,机械稳定时间仅为2.5 ms。
体硅工艺 纳米级定位平台 静电驱动 致动机理 特性分析 silicon bulk micromachining nano-positioning stage electrostatics comb actuator actuating mechanism characteristic analysis
1 华中科技大学 机械科学与工程学院，武汉 430074
2 武汉理工大学 机电工程学院，武汉 430070
依据白光干涉理论，研制了垂直扫描白光干涉表面三维形貌测量仪。重点对实现垂直扫描运动的工作台进行了分析。所研制的测量系统具有1nm的垂直分辨力，可用于表面粗糙度、台阶、膜厚、球面等三维形貌测量。
表面三维形貌 白光干涉 微动工作台 有限元分析 3D surface profile white-light interference nano-positioning stage finite element analysis
