Flatness calibration of XY translation stages through modal parameterization

Hugues Favreliere (1) , Gaëtan Le Goïc (1, 2) , Serge Samper (1) , Patrice Belin (3)

1 SYMME - Laboratoire SYstèmes et Matériaux pour la MEcatronique
2 Le2i - Laboratoire Electronique, Informatique et Image [UMR6306]
3 ALTIMET

The issue of this document is to improve the metrological performances of XY translation stages of an optical profilometer Altisurf©. We propose a calibration protocol to correct the systematic geometrical errors, for example pitch and roll, related to geometrical errors of guiding system. It consists in measuring a flat glass with λ/10 (flatness ≈ 60 nm) and a very high precision optical sensor (u=0.06 μm). The correction surface is then parameterized by an original method of parameterization: the modal parameterization, to differentiate the systematic and random geometrical errors. The modal parameterization of a surface results from the Discrete Modal Decomposition (DMD) of the measured surface. The DMD consists in decomposing this measurement to a basis of basic errors, derived from vibratory mechanics. Résumé : L'objectif de cet article est d'améliorer les performances métrologiques d'un montage XY de micro-positionnement d'un profilomètre optique Altisurf©. Nous proposons un protocole de calibration permettant de corriger les variations géométriques systématiques, par exemple de tangage et de roulis, liées au système de guidage. Il s'agit de mesurer un plan de verre de planéité très faible (λ/10, planéité ≈ 60 nm) avec un capteur optique de très grande précision (u=0.06 μm). La surface de correction est ensuite paramétrée par une méthode de paramétrage original : le paramétrage modal, permettant ainsi de n'extraire que les variations géométriques répétables. Le paramétrage modal d'une surface résulte de la Décomposition Modale Discrète (DMD) de la mesure de la surface. La DMD consiste à décomposer cette mesure dans un ensemble de défauts élémentaires, dérivant de la mécanique vibratoire.

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Hugues Favreliere, Gaëtan Le Goïc, Serge Samper, Patrice Belin. Flatness calibration of XY translation stages through modal parameterization. 5th international congress of metrology, Oct 2011, Paris, France. p1-7. ⟨hal-00740328⟩