
纳米位移台线性误差校准方法与步骤
纳米位移台的线性误差校准是提高定位精度的关键环节,通常结合 测量(干涉仪或光栅尺)和 闭环补偿 来完成。下面整理常用方法与具体步骤:
1. 校准原理
核心思路:测量台面实际位移与理论位移的差值,构建误差补偿表或函数,在控制系统中进行补偿。
校准可分为 静态校准(慢速步进)和 动态校准(连续运动)两类。
2. 校准方法
(1) 光学干涉法校准
安装干涉仪与位移台平行,确保光束沿运动方向。
台面按规定步长移动(如 1 μm 或更小),干涉仪记录实际位移。
将实际位移与理论位移比较,得到误差曲线(误差 = 实际 – 理论)。
将误差曲线数据导入控制系统或软件,用于生成 补偿表。
(2) 光栅尺/编码器反馈校准
安装高精度光栅尺沿位移方向。
控制台面按步长移动,同时读取光栅尺反馈值。
计算每步误差,并绘制误差曲线。
通过软件建立补偿函数或查表,实现 闭环补偿。
(3) SEM/AFM 标记测量法
在台面或样品上固定微纳米标记(刻线、纳米颗粒)。
台面移动,使用 SEM/AFM 测量标记位移。
与理论位移对比,得到误差曲线。
构建误差补偿表,在控制系统中进行校正。
3. 校准步骤(通用流程)
准备阶段
清理位移台,保证机械状态良好。
环境控制:恒温、低振动、低湿度。
安装测量设备(干涉仪、光栅尺或 SEM/AFM 标记)。
测量阶段
选择合适步长和行程范围,进行位移测量。
建立 实际位移 vs 理论位移 数据表。
可多次重复测量,取平均值,提高可靠性。
数据处理
计算误差:误差 = 实际位移 – 理论位移
绘制误差曲线,分析误差特性(线性、滞后、非线性段)。
误差补偿
根据误差曲线建立 补偿表或函数。
将补偿数据导入控制系统或运动软件,实现闭环校正。
校准后验证:重复测量,确认误差是否降低到目标范围(如 ±10 nm)。