
納米位移臺(tái)線性誤差校準(zhǔn)方法與步驟
納米位移臺(tái)的線性誤差校準(zhǔn)是提高定位精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié),通常結(jié)合 測(cè)量(干涉儀或光柵尺)和 閉環(huán)補(bǔ)償 來完成。下面整理常用方法與具體步驟:
1. 校準(zhǔn)原理
核心思路:測(cè)量臺(tái)面實(shí)際位移與理論位移的差值,構(gòu)建誤差補(bǔ)償表或函數(shù),在控制系統(tǒng)中進(jìn)行補(bǔ)償。
校準(zhǔn)可分為 靜態(tài)校準(zhǔn)(慢速步進(jìn))和 動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)(連續(xù)運(yùn)動(dòng))兩類。
2. 校準(zhǔn)方法
(1) 光學(xué)干涉法校準(zhǔn)
安裝干涉儀與位移臺(tái)平行,確保光束沿運(yùn)動(dòng)方向。
臺(tái)面按規(guī)定步長(zhǎng)移動(dòng)(如 1 μm 或更小),干涉儀記錄實(shí)際位移。
將實(shí)際位移與理論位移比較,得到誤差曲線(誤差 = 實(shí)際 – 理論)。
將誤差曲線數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制系統(tǒng)或軟件,用于生成 補(bǔ)償表。
(2) 光柵尺/編碼器反饋校準(zhǔn)
安裝高精度光柵尺沿位移方向。
控制臺(tái)面按步長(zhǎng)移動(dòng),同時(shí)讀取光柵尺反饋值。
計(jì)算每步誤差,并繪制誤差曲線。
通過軟件建立補(bǔ)償函數(shù)或查表,實(shí)現(xiàn) 閉環(huán)補(bǔ)償。
(3) SEM/AFM 標(biāo)記測(cè)量法
在臺(tái)面或樣品上固定微納米標(biāo)記(刻線、納米顆粒)。
臺(tái)面移動(dòng),使用 SEM/AFM 測(cè)量標(biāo)記位移。
與理論位移對(duì)比,得到誤差曲線。
構(gòu)建誤差補(bǔ)償表,在控制系統(tǒng)中進(jìn)行校正。
3. 校準(zhǔn)步驟(通用流程)
準(zhǔn)備階段
清理位移臺(tái),保證機(jī)械狀態(tài)良好。
環(huán)境控制:恒溫、低振動(dòng)、低濕度。
安裝測(cè)量設(shè)備(干涉儀、光柵尺或 SEM/AFM 標(biāo)記)。
測(cè)量階段
選擇合適步長(zhǎng)和行程范圍,進(jìn)行位移測(cè)量。
建立 實(shí)際位移 vs 理論位移 數(shù)據(jù)表。
可多次重復(fù)測(cè)量,取平均值,提高可靠性。
數(shù)據(jù)處理
計(jì)算誤差:誤差 = 實(shí)際位移 – 理論位移
繪制誤差曲線,分析誤差特性(線性、滯后、非線性段)。
誤差補(bǔ)償
根據(jù)誤差曲線建立 補(bǔ)償表或函數(shù)。
將補(bǔ)償數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)軟件,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)校正。
校準(zhǔn)后驗(yàn)證:重復(fù)測(cè)量,確認(rèn)誤差是否降低到目標(biāo)范圍(如 ±10 nm)。