基于差動(dòng)象散離焦檢測(cè)的納米分辨力瞄準(zhǔn)與測(cè)量傳感器.pdf

1、掃描式傳感器具有精度高、可同時(shí)實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)與測(cè)量等突出優(yōu)點(diǎn),是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、孔徑測(cè)量?jī)x等精密儀器與裝備的核心部件。DVD激光頭因具有分辨力高、成本低、集成度高等優(yōu)點(diǎn),采用DVD激光頭作為檢測(cè)元件、集成傳感器是目前的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)方案存在的主要問(wèn)題是:(1)測(cè)量分辨力與測(cè)頭橫向尺寸存在矛盾;(2)DVD激光頭作為角位移傳感器,產(chǎn)生輸出耦合;(3)環(huán)境變化引起的共模干擾難以消除。
　　本課題“基于差動(dòng)象散離焦檢測(cè)的納米分辨力瞄準(zhǔn)

2、與測(cè)量傳感器”針對(duì)上述問(wèn)題,探索出一種兼顧納米分辨力、大長(zhǎng)徑比和低成本的瞄準(zhǔn)與測(cè)量傳感器。主要完成工作如下:
　　提出一種象散離焦檢測(cè)單元在空間正交、差動(dòng)布置的三維位移檢測(cè)方案。作用在測(cè)球上的測(cè)量力會(huì)引起懸掛機(jī)構(gòu)的彈性形變,懸掛結(jié)構(gòu)將測(cè)球的位移以高位移傳遞率傳遞到反射鏡,以DVD激光頭作為基本位移檢測(cè)元件,在空間正交差動(dòng)布置象散離焦檢測(cè)單元對(duì)反射鏡的位移進(jìn)行高精度檢測(cè)。本方案可有效解決現(xiàn)有方案中測(cè)量分辨力與測(cè)頭橫向尺寸的矛盾,并可

3、有效抑制由環(huán)境溫度變化引起的共模干擾。
　　分析了現(xiàn)有懸掛機(jī)構(gòu)剛度模型存在的問(wèn)題,指出現(xiàn)有模型將彈性膜片簡(jiǎn)化為端面僅受位移自由度約束而不受角自由度約束的簡(jiǎn)支梁模型,導(dǎo)致剛度計(jì)算結(jié)果小于真實(shí)值。本論文建立了引入彈性膜片角自由度約束的懸掛機(jī)構(gòu)剛度模型。有限元仿真驗(yàn)證表明,本模型計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果偏差小于6％。同時(shí),分析了懸掛機(jī)構(gòu)各結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)其固有頻率的影響,根據(jù)分析結(jié)果對(duì)懸掛機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　設(shè)計(jì)并制作了差動(dòng)象散離焦檢測(cè)