納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)探頭研制與系統(tǒng)整合.pdf

1、近年來由于精密和超精密加工技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了許多微型構(gòu)件，各種復(fù)雜表面件，微型電子器件，精密光學(xué)元件等零部件，其加工精度在微米和亞微米級(jí)別。這就要求檢測(cè)這些零部件的三維測(cè)量設(shè)備的測(cè)量精度要在亞微米以下，而一般傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)并沒有如此高的測(cè)量精度，在此背景下，具有納米級(jí)測(cè)量精度的納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。
　　論文首先簡(jiǎn)要介紹了國內(nèi)外納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以及三維探頭的發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上自主開發(fā)了一套大范圍高精度的接觸式三維測(cè)量

2、探頭，此探頭是由基于邁克爾遜干涉原理測(cè)量位移和自準(zhǔn)直原理測(cè)量二維角度的共光束的三自由度的傳感器，鈹青銅簧片組成的懸浮機(jī)構(gòu)，以及帶紅寶石測(cè)球的探針組成。通過測(cè)試實(shí)驗(yàn)得出：該探頭具有測(cè)量范圍大，精度高且測(cè)力小的特性；各方向的測(cè)量范圍為20μm，測(cè)量精度達(dá)20 nm且測(cè)力為0.5 mN/μm。
　　再次，介紹了本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的第二代納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，包括共平面XY平臺(tái)、寶塔型配重式Z軸架構(gòu)、超聲波馬達(dá)HR4、以及自主開發(fā)的位移傳感器-線性

3、光柵衍射干涉儀(LDGI，Linear Diffraction Grating Interferometer)、基于DVD及光耦的三軸零位系統(tǒng)等，并結(jié)合自主開發(fā)的接觸式三維測(cè)量探頭對(duì)此納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行硬件系統(tǒng)整合。另外，還提出了導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)光柵的偏擺(Yaw)對(duì)LDGI的讀數(shù)的影響，并改進(jìn)了光路設(shè)計(jì)以克服此缺點(diǎn)。
　　最后，研究了納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制部分。結(jié)合超聲波馬達(dá)HR4和驅(qū)動(dòng)器AB2以及三軸位移傳感器LDGI，對(duì)納