在科學技術高度發(fā)展的今天，現(xiàn)代精密測量技術對一個國家的發(fā)展起著十分重要的作用。如果沒有先進的測量技術與測量手段，就很難設計和制造出綜合性能和單相性能均優(yōu)良的產(chǎn)品，更談不發(fā)展現(xiàn)代高新尖端技術，因此世界各個工業(yè)發(fā)達國家都很重視和發(fā)展現(xiàn)代精密測量技術。

精密坐標測量

現(xiàn)代精密測量技術是一門集光學、電子、傳感器、圖像、制造及計算機技術為一體的綜合性交叉學科，涉及廣泛的學科領域，它的發(fā)展需要眾多相關學科的支持。

在現(xiàn)代工業(yè)制造技術和科學研究中，測量儀器具有精密化、集成化、智慧化的發(fā)展趨勢。三坐標測量機（CMM）是適應上述發(fā)展趨勢的典型代表，它幾乎可以對生產(chǎn)中的所有三維復雜零件尺寸、形狀和相互位置進行高準確度測量。發(fā)展高速坐標測量機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。同時，作為下世紀的重點發(fā)展目標，各國在微/納米測量技術領域開展了廣泛的應用研究。

三坐標測量機

三坐標測量機作為幾何尺寸數(shù)字化檢測設備在機械制造領域得到推廣使用。

1、誤差自補償技術

德國CarlZeiss公司最近開發(fā)的CNC小型坐標測量機采用熱不靈敏陶瓷技術，使坐標測量機的測量精度在17.8～25.6℃范圍不受溫度變化的影響。國內(nèi)自行開發(fā)的數(shù)控測量機軟件系統(tǒng)PMIS包括多項系統(tǒng)誤差補償、系統(tǒng)參數(shù)識別和優(yōu)化技。

CNC小型坐標測量機

2、豐富的軟件技術

CarlZeiss公司開發(fā)的坐標測量機軟件STRATA-UX，其測量數(shù)據(jù)可以從CMM直接傳送到隨機配備的統(tǒng)計軟件中去，對測量系統(tǒng)給出的檢驗數(shù)據(jù)進行實時分析與管理，根據(jù)要求對其進行評估。依據(jù)此數(shù)據(jù)庫，可自動生成各種統(tǒng)計報表，包括X-BAR&R及X_BAR&S圖表、頻率直方圖、運行圖、目標圖等。

美國公司的Cameleon測量系統(tǒng)所配支持軟件可提供包括齒輪、板材、凸輪及凸輪軸共計50多個測量模塊。

日本Mistutor公司研制開發(fā)了一種圖形顯示及繪圖程序，用于輔助操作者進行實際值與要求測量值之間的比較，具有多種輸出方式。

STRATA-UX系統(tǒng)處理簡圖

3、非接觸測量

基于三角測量原理的非接觸激光光學探頭應用于CMM上代替接觸式探頭。通過探頭的掃描可以準確獲得表面粗糙度信息，進行表面輪廓的三維立體測量及用于模具特征線的識別。

該方法克服了接觸測量的局限性。將激光雙三角測量法應用于大范圍內(nèi)測量，對復雜曲面輪廓進行測量，其精度可高于1μm。英國IMS公司生產(chǎn)的IMP型坐標測量機可以配用其它廠商提供的接觸式或非接觸式探頭。

IMP型坐標測量機

微/納米級精密測量技術

科學技術向微小領域發(fā)展，由毫米級、微米級繼而涉足到納米級，即微/納米技術。

納米級加工技術可分為加工精度和加工尺度兩方面。加工精度由本世紀初的最高精度微米級發(fā)展到現(xiàn)有的幾個納米數(shù)量級。金剛石車床加工的超精密衍射光柵精度已達1nm，已經(jīng)可以制作10nm以下的線、柱、槽。

微/納米技術的發(fā)展，離不開微米級和納米級的測量技術與設備。具有微米及亞微米測量精度的幾何量與表面形貌測量技術已經(jīng)比較成熟，如HP5528雙頻激光干涉測量系統(tǒng)（精度10nm）、具有1nm精度的光學觸針式輪廓掃描系統(tǒng)等。

因為掃描隧道顯微鏡、掃描探針顯微鏡和原子力顯微鏡用來直接觀測原子尺度結構的實現(xiàn)，使得進行原子級的操作、裝配和改形等加工處理成為近幾年來的前沿技術。

1、掃描探針顯微鏡

1981年美國IBM公司研制成功的掃描隧道顯微鏡，把人們帶到了微觀世界。它具有極高的空間分辨率，廣泛應用于表面科學、材料科學和生命科學等研究領域，在一定程度上推動了納米技術的產(chǎn)生和發(fā)展。與此同時，基于STM相似的原理與結構，相繼產(chǎn)生了一系列利用探針與樣品的不同相互作用來探測表面或接口納米尺度上表現(xiàn)出來的性質(zhì)的掃描探針顯微鏡（SPM），用來獲取通過STM無法獲取的有關表面結構和性質(zhì)的各種信息，成為人類認識微觀世界的有力工具。下面為幾種具有代表性的掃描探針顯微鏡。

（1）原子力顯微鏡（AFM）