Abstract
在精密測量中，雷射測長已被應用在許多高精度要求的場合中。我們使用外差式干涉儀及VME匯流排內嵌式電腦系統建立次奈米級三維六次元雷射測長系統。並進一步配合自行設計的六腳微動平台，組成一個次奈米級的三維六次元即時定位控制系統。 本實驗室於1998年完成二維三次元的雷射測長與定位控制系統，並可將定位誤差控制在次奈米以下，這一階段是要將控制的自由度擴展至完整的三維六次元。由於先前設計的微動平台，只能達到三個自由度（X、Y、θZ）的運動，所以我們參考Stewart Platform的六腳移動架設計概念，重新設計一組以撓性結構為接點的六腳微動平台，並使用PZT作為致動器。此六腳微動平台的機械共振頻率在1700 Hz左右。由六個電壓產生六個自由度伸長的係數矩陣X(V)，求出反矩陣V(X)後，可用來控制微動平台的運動。直接使用DA卡輸出－10.0 - 9.99 V於PZT致動器，得到微動平台六個自由度的最大變化量如下：X軸的最大位移為2.15 μm，Y軸的最大位移為2.86 μm，Z軸的最大位移為2.92 μm，θX 最大變化量為26.86 μrad，θY 最大變化量為43.72 μrad，θZ 最大變化量為51.3μrad。驅動PZT直接量取位移，得到測量值與預定值間的差值，由V(X)算出所需回饋控制的電壓，再由DA卡輸出電壓進行回饋控制。目前回饋速率100 Hz，定位已可達到0.32 nm。 此外，由理論計算所得到的控制誤差，與實驗結果在X軸相差0.3 nm，Y軸相差0.1 nm，Z軸相差0.08 nm，θX相差7.5 nrad，θY相差0.2 nrad，θZ相差4.8 nrad。至此，已完成次奈米級三維六次元即時測長與即時控制系統的初步研究。