接触式与白光干涉测头复合测量坐标统一与数据融合.pdfVIP

第32卷第17期光学精密工程Vol.32No.17

2024年9月OpticsandPrecisionEngineeringSept.2024

文章编号1004-924X（2024）17-2698-10

接触式与白光干涉测头复合测量坐标统一与

数据融合

程真英，徐东见，张成瑶，刘云龙，李瑞君*

（合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，

安徽合肥230009）

摘要：针对复合测量中两测头空间坐标系不统一的问题，提出了基于标定器提供基准点结合单位四元数法求解空间变换

矩阵的坐标统一方法，并以均方根误差（RMSE）来评估坐标统一的效果。设计并制作了一种新型标定器，为坐标统一提

供稳定可靠的基准点，并建立了基准点精度与坐标统一精度的关系模型。针对两测头测量数据，提出了空间误差椭球搜

索策略结合加权最小二乘法的数据融合方法。实验结果表明，复合测量的坐标统一化配准精度可达1.889μm，所提出

的数据融合方法相较传统加权最小二乘法的相对误差减小了16%，重复性精度提高了38%，实现了复合测量的高精度

坐标统一与稳定精确的数据融合，提升了对器件的测量能力。

关键词：接触式测头；白光干涉测头；复合测量；坐标统一；数据融合

中图分类号：TH72文献标识码：Adoi：10.37188/OPE..2698

Coordinateunificationanddatafusionfor

compositemeasurementwithcontactand

whitelightinterferometricprobes

*

CHENGZhenying，XUDongjian，ZHANGChengyao，LIUYunlong，LIRuijun

（AnhuiProvincialKeyLaboratoryofMeasurementTheoryandPrecisionInstruments，

SchoolofInstrumentScienceandOpto-electronicsEngineering，

HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China）

*Correspondingauthor，E-mail：rj-li@hfut.edu.cn

Abstract：Toachievehigh-precisionmeasurementsofthesecomponents,micro/nanocontactprobesand

whitelightinterferometricprobesmustbecombinedforcompositemeasurement.Thispaperpresentsa

methodtounifythespatialcoordinatesystemsofthetwoprobesusingcalibrationpointsfromacustomcali⁃

bratorandtheunitquaternionmethodtoderivethespati