GB/T 38614-2020 基于柔性铰链机构和压电陶瓷驱动器的纳米定位与扫描平台测量方法

犐犆犛０１．０４０．３９

犖１０

中华人民共和国国家标准

／—

犌犅犜３８６１４２０２０

基于柔性铰链机构和压电陶瓷驱动器的

纳米定位与扫描平台测量方法

犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉狀犪狀狅狅狊犻狋犻狅狀犻狀犪狀犱狊犮犪狀狀犻狀狊狋犪犲

狆犵犵犵

犫犪狊犲犱狅狀犳犾犲狓狌狉犲犺犻狀犲犿犲犮犺犪狀犻狊犿犪狀犱犻犲狕狅犪犮狋狌犪狋狅狉

犵狆

２０２００４２８发布２０２０１１０１实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

／—

犌犅犜３８６１４２０２０

目次

前言…………………………Ⅲ

１范围………………………１

２规范性引用文件…………………………１

３术语和定义………………１

４测量条件…………………１

５测量仪器…………………１

６测量方法…………………１

６．１轴向行程……………１

６．２准确度………………２

６．３单向重复定位精度…………………２

６．４双向重复定位精度…………………３

６．５迟滞误差……………４

６．６线性度………………５

６．７位移分辨力…………………………６

６．８角摆偏差……………６

６．９直线度………………８

６．１０平面度………………９

６．１１正交误差…………………………１０

Ⅰ

／—

犌犅犜３８６１４２０２０

前言

本标准按照／—给出的规则起草。

ＧＢＴ１．１２００９

本标准由全国电子测量仪器标准化技术委员会（／）提出并归口。

ＳＡＣＴＣ１５３

本标准起草单位：沈阳建筑大学、三英精控（天津）仪器设备有限公司、广东工业大学、中国计量科

、、。

学研究院苏州昊通仪器科技有限公司沈阳理工大学

本标准主要起草人：须颖、戴敬、邵萌、安冬、施玉书、贾静、戴超、文杰、石怀涛。

Ⅲ

／—

犌犅犜３８６１４２０２０

基于柔性铰链机构和压电陶瓷驱动器的

纳米定位与扫描平台测量方法

１范围

（）

本标准规定了基于柔性铰链机构和压电陶瓷驱动器的纳米定位与扫描平台以下简称为平台的测

、。

量条件测量系统和测量方法

、、、。

本标准适用于平台的研究设计生产检测及使用m

２规范性引用文件载

o

下

c

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

.

供

。，（）。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

w

／直线度误差检测提

ＧＢＴ１１３３６２００４

─

／—纳米定位与扫描平台术语

ＧＢＴ３８６１６２０２０

q

q

３术语和定义

k

.

／—界定的术语和定义适用于本文件。

ＧＢＴ３８６１６２０２０w

４测量条件w

w

平台的测量应满足如下条件：

ａ）测量场地应无影响测量精度的灰尘、振动、气流扰动和较强磁场；

七

）测量时的环境温度为（），其变化应不大于／；

ｂ２０±１℃０．５℃ｈ

七

）测量时的环境相对湿度为（）；

ｃ５０±５％

库

ｄ）测量前应确认平台无影响测量正确性实施和测量结果的外观缺陷；

）测量时平台处于正常工作状态。

ｅ

５测量仪器

（），，

本标准中推荐使用激光干涉仪以下简称干涉仪角摆偏差也可使用自准直仪测量仪器精度应满

足测量要求。

６测量方法

６．１轴向行程

６．１．１测量步骤

，：

将干涉仪严格对准平台按照以下步骤进行轴向行程测量

１

／—

犌犅犜３８６１４２０２０

），；

ａ将平台移动至行程反向极限位置干涉仪测量读数清零

），；

ｂ将平台移动至行程正向极限位置记录干涉仪测量值

）））。

重复步骤和步骤不应少于次

ｃａｂ３

６．１．２计算

，（）：

轴向行程按式计算

犜１

１狀

…………（）

犜＝犜１

∑犼

狀

犼＝１

式中：

犜———平台第次轴向行程测量值；

犼犼

———测量次数，。

狀狀３

≥

６．２准确度

m

载

６．２．１测量步骤o

下

c

，：

将干涉仪严格对准平台按照以下步骤进行准确度测量.

供

），，（，，…，），

按图所示在全行程平均分布个测量位置分别为其中为行程反

ａ１１１犻＝１２１１

狆犻w狆１

提

向极限位置，为行程正向极限位置；

狆１１q

），；

将平台移动至第个测量位置干涉仪测量读数清零

ｂ１

狆１

），，…，，；

ｃ将平台从开始依次定位到在每个位置稳定后记录该位置的干涉仪测量值

狆狆狆狆

１２３１１q

）））。

重复步骤和步骤不应少于次

ｄｂｃ５

k

w.

图单向测量位置行程示意图

１

w

w

６．２．２计算

，（）：

第个测量位置的准确度按式计算

七

犻犃犻２

七狀犘犻

∑犼

犼＝１（，，…，）…………（）

犃犻１２１１２

＝＝

库犻－犘犻

狀

式中：

———平台第个测量位置的第次测量值；

犘犻犻犼

犼

———平台第个测量位置的目标值；

犘犻犻

———测量次数，。

狀狀５

≥

取（）为平台被测轴的准确度。

犃＝ｍａｘ犃犻

６．３单向重复定位精度

６．３．１测量步骤

，）））。

单向重复定位精度测量步骤同其中步骤的重复步骤和步骤不应少于次

６．２．１ｄｂｃ１０

６．３．２计算

单向重复定位精度计算过程如下：

２

／—

犌犅犜３８６１４２０２０

）（）：

按式确定第个测量位置的正向平均测量值

ａ３犻犘犻↑

狀

犘犻↑

∑犼

犼＝１（，，…，）…………（）

犘犻１２１１３

犻↑＝＝

狀

式中：

———平台第个测量位置的第次正向测量值；

犘犻↑犻犼

犼

———测量次数，。

狀狀１０

≥

），（）：

第个测量位置的正向重复定位精度按式计算

ｂ犻犚犻↑４

狀

２

（）

犘犘

↑－↑

犻犻

∑犼

犼＝１（，，…，）…（）

犚↑犻１２１１４

＝＝

犻狀１

槡－

式中：

m

———平台第个测量位置的第次正向测量值；载

犘犻↑犻犼

犼o

———平台第个测量位置的正向平均测量值；下

犘犻↑犻犘犻↑c

———测量次数，。.

狀狀１０供

≥

取（）为平台被测轴的正向重复定位精度。

犚＝ｍａｘ犚

↑犻↑w

提

注：，。

本标准中仅规定了正向重复定位精度的测量方法反向重复定位精度的测量方法参照正向重复定位精度

q

６．４双向重复定位精度

q

６．４．１测量步骤k

.

，：

将干涉仪严格对准平台按照以下步骤进行双向重复定位精度测量

w

），，（，，…，），

按图所示在全行程平均分布个测量位置分别为其中为行程反

ａ２１１犻＝１２１１

w狆犻狆１

向极限位置，为行程正向极限位置；

）狆１１w，；

将平台移动至第个测量位置干涉仪测量读数清零

ｂ１

狆１

），，…，，，，…，

ｃ将平台从开始依次正向定位到再从开始依次反向定位到

狆狆狆狆狆狆狆

１七２