为了提高二维工作台的定位精度, 提出了一种在线检测二维工作台x轴测量镜面形的方法。无需y轴测量镜, 利用三路激光干涉仪检测工作台x轴测量镜的二次微分信息, 对所得数据进行二次积分得到工作台测量镜的精确面形。分析了零点误差对工作台测量镜面形误差检测的影响, 并提出了相应的校正方案。对所提出的方法进行了理论推导和实验验证, 结果表明, 所提方法的检测重复精度优于2.6521 nm, 验证了该方法对工作台测量镜面形误差检测的正确性, 并且可对工作台x轴测量镜的面形误差进行实时补偿。

针对二维工作台测量镜本身的面形误差以及装调等因素引起面形变化对二维工作台定位精度的影响, 提出了一种用于纳米精度二维工作台测量镜面形误差的在线检测方法。利用两路激光干涉仪检测面形微分数据的基本原理, 分析了零点误差和积分累计误差对测量镜面形误差检测的影响并提出了改进方法。利用三路激光干涉仪组成两组不等跨度的检测机构, 得到两组工作台测量镜面形的原始数据, 通过这两组数据之间的关系修正跨度间的面形细节误差, 得到了精确的测量镜面形误差量。对此方法进行了理论推导、仿真计算和实验验证, 并将结果与Zygo干涉仪测量得到的离线检测结果进行了对比, 结果显示其差异在±10 nm之间, 且趋势有较好的一致性。 得到的结果验证了提出的方法可正确测量和真实地还原测量镜的面形误差。

为了提高超精密级二维工作台的运动定位精度, 提出了一种实现工作台系统误差分离的二维自标定算法。基于工作台测量误差模型, 该算法利用辅助标记板的5个不同测量位姿, 分别得到迭代模型和迭代初始值, 最终建立完整的迭代二维自标定模型。应用该算法对系统误差为0.2 μm的二维工作台进行仿真, 结果显示: 当不存在随机测量噪声时, 标定精度为0.33 nm; 引入随机测量噪声时, 标定精度与噪声同一量级。对x、y向给定测量精度分别为2.98 μm和3.22 μm的二维工作台进行自标定, 得到x、y向测量精度分别为2.59 μm和3.14 μm。提出的自标定算法对随机测量噪声有很好的鲁棒性, 能够用于精密或超精密级二维工作台自标定。