研究了一种以计量光栅作为计量标准器的二维精密工作台,以实现表面轮廓测量中的X-Y方向的精确定位.重点介绍了光栅信号处理的硬件及软件细分技术,及工作台闭环控制系统的流程,分析了影响工作台定位精度和速度的因素.系统实现了高速度、高精度和大行程测量的要求.

提出以平面正交衍射光栅作为二维位移工作台计量标准器的方法,随工作台的移动,光栅能同时检测一个平面上两个方向的位移.阐述了正交衍射光栅作为位置检测元件的工作原理及其光路布置方法,二次衍射光线的两两迭加,形成两组干涉条纹信号,且这两组干涉条纹信号的相移与光栅两个正交方向的位移呈正比,通过光电转换和计数细分处理电路得到条纹信号的相移;检测光路布置在工作台下方,通过几组直角棱镜使干涉条纹信号进入光电探测器.实验分析了工作台的测量精度,有效分辨率提高到10nm.