【基于激光干涉?zhèn)鞲械呐_(tái)階儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告2200字】

基于激光干涉?zhèn)鞲械呐_(tái)階儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告1．文獻(xiàn)綜述目前市場(chǎng)占比最大的是DektakXT，我國(guó)各大高校實(shí)驗(yàn)室以及研究室基本是使用該型號(hào)產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)有產(chǎn)地為廣東的Alpha-StepD-50探針式輪廓儀能夠測(cè)量從幾納米到1200微米的2D臺(tái)階高度。D-500還可以在研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境中支持粗糙度、翹曲度和應(yīng)力的2D測(cè)量。D-500包括一個(gè)手動(dòng)140毫米平臺(tái)和先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及加強(qiáng)視頻控制。國(guó)外有來(lái)自美國(guó)的Rtec-臺(tái)階儀，大壓電探針掃描XY:達(dá)到110x110um，具有光學(xué)形貌上超高的橫向分辨率，附有5百萬(wàn)自動(dòng)分辨率的CCD相機(jī)，空間下樣可調(diào)至0.05um，是表面特征以及形貌的測(cè)量的理想配置。布魯克公司的新型DektakXTL探針式輪廓儀系統(tǒng)可容納多大350mm*350mm的樣品，將Dektak有意的可重復(fù)性和再現(xiàn)性應(yīng)用于大尺寸晶片及面板制造業(yè)。德國(guó)布魯克DektakXT臺(tái)階儀（探針式表面輪廓儀）可以提供更高的重復(fù)性和分辨率，測(cè)量重復(fù)性可以達(dá)到5A。不論應(yīng)用于研發(fā)還是產(chǎn)品測(cè)量，通過(guò)在研究工作中的廣泛使用，DektakXT能夠做到功能更強(qiáng)大，操作更簡(jiǎn)易，檢測(cè)過(guò)程和數(shù)據(jù)采集更完善。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)自研發(fā)的可商業(yè)化的臺(tái)階儀種類(lèi)和數(shù)量屈指可數(shù)，而且由于日益增長(zhǎng)的精度要求，以及可進(jìn)口的便利性，導(dǎo)致我國(guó)國(guó)內(nèi)研發(fā)水平相較于國(guó)外的研發(fā)水平還有一段大的距離。一方面，還不能滿(mǎn)足新的發(fā)展趨勢(shì)的要求，需要研發(fā)新的滿(mǎn)足要求的臺(tái)階儀。另一方面，如果技術(shù)不能自研發(fā)，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域里，總會(huì)受到各方的限制，從而對(duì)半導(dǎo)體制造行業(yè)造成不利的影響。2．研究?jī)?nèi)容本文研究的便是基于激光干涉的龍門(mén)式臺(tái)階儀設(shè)計(jì)，包括光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中為了提高測(cè)量精度，龍門(mén)式臺(tái)階儀的工作臺(tái)、工作底座采用花崗巖材質(zhì)，利用聚四氟乙烯作為膠合劑，膠合工作臺(tái)與儀器底座。并將傳統(tǒng)的導(dǎo)軌傳動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦嵝缘钠鲃?dòng)，從而在提高精度的同時(shí)達(dá)到減震，耐磨的效果。交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠進(jìn)行組成驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)傳感器豎直方向穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)?；谶~克爾遜干涉原理設(shè)計(jì)光學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)，通過(guò)邁克爾遜干涉原理，得出干涉條紋變化次數(shù)與觸針垂直方向運(yùn)動(dòng)距離的關(guān)系，并基于此設(shè)計(jì)所需要的干涉模塊、偏振模塊。光學(xué)傳感器中，角錐棱鏡與觸針形成杠桿式結(jié)構(gòu)。在滿(mǎn)足精度要求的前提下，對(duì)重要零件進(jìn)行了選型。3．技術(shù)路線方案與可行性分析總體目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)滿(mǎn)足精度要求（其垂直測(cè)量范圍可達(dá)±3mm，垂直分辨率可達(dá)0.01μm）的基于激光干涉?zhèn)鞲械呐_(tái)階儀系統(tǒng)。設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)。即機(jī)械系統(tǒng)及光學(xué)傳感器部分的設(shè)計(jì)。對(duì)于光學(xué)傳感器部分的設(shè)計(jì)，基于邁克爾遜干涉原理，首先，經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)符合要求的干涉模塊，偏振模塊，通過(guò)使用這兩個(gè)模塊來(lái)完成光學(xué)傳感器的部分設(shè)計(jì)。其中，偏振模塊中，有使用到膠合件，以達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊的目的，膠合件是用PBS與四分之一波長(zhǎng)的玻片進(jìn)行膠合。然后，讓角錐棱鏡與觸針形成杠桿結(jié)構(gòu)，達(dá)到接觸式觸針測(cè)量的目的。最后，將這兩部分組成最終的光學(xué)傳感器。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用龍門(mén)立柱式結(jié)構(gòu)，使用柔性的皮帶傳動(dòng)工作臺(tái)，使用花崗巖的材質(zhì)，并通過(guò)聚四氟乙烯膠合工作臺(tái)與儀器底座，從而達(dá)到精度更高的要求，龍門(mén)式而非傳統(tǒng)立柱式的設(shè)計(jì)使測(cè)量范圍更加的廣泛。4．設(shè)計(jì)（論文）提綱1緒論1.1課題研究背景1.2國(guó)內(nèi)外概況1.3本文主要研究工作2臺(tái)階儀的整體結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)2.1臺(tái)階儀工作原理和整體結(jié)構(gòu)2.2臺(tái)階儀性能指標(biāo)3傳感器光學(xué)部分設(shè)計(jì)3.1傳感器光學(xué)部分原理3.2傳感器光學(xué)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3本章小結(jié)4機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1傳感器支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2臺(tái)階儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3滾珠絲杠的選型4.4本章小結(jié)5總結(jié)參考文獻(xiàn)5．實(shí)施計(jì)劃2022.6.5——2022.6.30：查閱文獻(xiàn)資料，選擇研究方向，確定論文題目2022.7.1——2022.7.15：完成選題表、任務(wù)書(shū)和開(kāi)題報(bào)告；2022.7.16——2022.7.31：檢索回顧相關(guān)文獻(xiàn)資料，收集相關(guān)資料和案例，完成論文初稿；2022.8.1——2022.8.27：在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成論文的修改，并最終定稿。6．主要參考文獻(xiàn)資料[1]孫艷玲.基于垂直位移掃描的表面輪廓綜合測(cè)量?jī)x[D].湖北:華中科技大學(xué),2006.[2]袁會(huì)敬,宋忠華,秦旭磊.微壓力接觸式臺(tái)階儀測(cè)量誤差校正技術(shù)研究[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2012,35(4):53-55.[3]袁會(huì)敬.微壓力接觸式臺(tái)階儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,2012,25(5):74-76.[4]朱小平,王蔚晨,杜華等.提升探針式臺(tái)階儀計(jì)量性能的研究與應(yīng)用[J].計(jì)量技術(shù),2007,(3):39-41.[5]韓志國(guó),李鎖印,趙革艷等.接觸式臺(tái)階測(cè)量?jī)x常見(jiàn)故障的調(diào)修[J].電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備,2015,44(11):43-46.[6]肖虹.激光干涉式大量程表面輪廓儀的研制[D].湖北:華中科技大學(xué),2004.[7]常素萍.基于白光干涉輪廓尺寸與形貌非接觸測(cè)量方法和系統(tǒng)[D].湖北:華中科技大學(xué),2007.[8]楊旭東.大量程輪廓綜合測(cè)量系統(tǒng)研究[D].湖北:華中科技大學(xué),2007.[9]馮勝東.大量程觸針式儀器測(cè)力控制系統(tǒng)研究[D].湖北:華中科技大學(xué),2015.[10]李千.大范圍白光干涉光學(xué)輪廓儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D].湖北:華中科技大學(xué),2015.[11]鄭毅.垂直掃描白光干涉表面形貌測(cè)量軟件系統(tǒng)研究[D].湖北:華中科技大學(xué),2015.[12]虢磊.觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性檢定系統(tǒng)研制[D].湖北:華中科技大學(xué),2014.[13]曾春陽(yáng).觸針輪廓儀傳感器校準(zhǔn)及誤差補(bǔ)償[D].湖北:華中科技大學(xué),2017.[14]陳盛.觸針掃描式螺紋測(cè)量?jī)x中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].江蘇:南京航空航天大學(xué),2015.[15]道銀，談恒英.工程光學(xué)[M].北京：機(jī)械科學(xué)出版社，2006.[16]董申.面粗糙度的光學(xué)測(cè)量方法.航空計(jì)測(cè)技術(shù),2000,20(2):28~32[17]何永輝,將劍峰,趙萬(wàn)生.基于掃描白光干涉法的表面三維輪廓儀[J].光學(xué)技術(shù),2001,2:150-155[18]劉曉軍,宋浩.基于偏振相移的干涉條紋細(xì)分原理[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào).2008:4-6[19]李榮彬，張志輝，李建廣.超精密加工的三維表面形貌預(yù)測(cè).中國(guó)機(jī)械工程，2000(08)：11~14[20]浦昭邦，楊春蘭，趙輝.幾何光探針?lè)ㄔ诒砻嫘蚊矞y(cè)量中的應(yīng)用.計(jì)量技術(shù)，2001(01)：20~23