介绍了一种新型的基于垂直扫描的精密三维工作台,它由一个自带计量系统的二维工作台和一个垂直扫描工作台组成。垂直扫描工作台放置在X-Y二维工作台上方。当测量工件时,闭环控制系统控制二维工作台的位移,同时Z方向伺服电机和压电陶瓷驱动器驱动垂直扫描工作台去实现垂直方向上的精确定位。衍射光栅位移传感器用于探测垂直扫描工作台的垂直位移量。

为测量微机电系统的表面结构，研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪，通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响；设计了Z向一维位移工作台，提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。

介绍了一种新型的基于垂直扫描的精密三维工作台,由一个自带计量系统的二维工作台和一个垂直扫描工作台组成.当测量工件时,闭环控制系统控制二维工作台的位移,同时Z方向伺服电机和压电陶瓷驱动器驱动垂直扫描工作台去实现垂直方向上的精确定位.衍射光栅位移传感器用于探测垂直扫描工作台的垂直位移量.

为满足精密位移的需要,研究开发了一种大行程、纳米级和计量型三维精密位移系统。采用模块化结构设计,即3个方向的驱动机构均采用完全相同的设计结构,分别称为X、Y、Z向一维工作台。位移系统在X、Y、Z3个方向采用粗、精两级驱动,并分别装有计量光栅。各方向粗驱动采用交流伺服电机配合精密丝杠和直线导轨进行,精驱动采用压电陶瓷微位移器配合柔性铰链进行,每个方向的两级驱动共用一套计量光栅,从而保证了位移系统的大行程、纳米级和计量型。介绍了位移系统的结构设计,分析了位移系统的位移分辨率、计量原理以及它的运动性能。实验表明,在40mm位移行程内,X、Y和Z向工作台两级驱动实际位移与设定位移之差分别不超过±0.030、±0.028和±0.033μm,验证了位移系统设计的有效性,为位移系统的设计提供了依据。

针对不锈钢材料切削加工的难题,采用回归正交表设计试验方案。采用回归方法对试验数据进行分析,建立表面粗糙度模型。利用自编程序迅速、准确地完成试验数据的选取、处理,并进行结果分析。结果表明:切削速度、进给量、车刀刀尖半径对表面粗糙度的影响明显,而切削深度对表面粗糙度的影响不明显;增大切削速度、车刀刀尖半径可降低表面粗糙度,增大进给量会使零件表面粗糙度变大。试验结果对不锈钢的加工有重要的参考价值。