納米三坐標測量機探頭研制與系統(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，各種復雜表面件，微型電子器件，精密光學元件等零部件，其加工精度在微米和亞微米級別。這就要求檢測這些零部件的三維測量設(shè)備的測量精度要在亞微米以下，而一般傳統(tǒng)的三坐標測量機并沒有如此高的測量精度，在此背景下，具有納米級測量精度的納米三坐標測量機應運而生。
　　論文首先簡要介紹了國內(nèi)外納米三坐標測量機以及三維探頭的發(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量

2、探頭，此探頭是由基于邁克爾遜干涉原理測量位移和自準直原理測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構(gòu)，以及帶紅寶石測球的探針組成。通過測試實驗得出：該探頭具有測量范圍大，精度高且測力小的特性；各方向的測量范圍為20μm，測量精度達20 nm且測力為0.5 mN/μm。
　　再次，介紹了本實驗室開發(fā)的第二代納米三坐標測量機，包括共平面XY平臺、寶塔型配重式Z軸架構(gòu)、超聲波馬達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)的接觸式三維測量探頭對此納米三坐標測量機進行硬件系統(tǒng)整合。另外，還提出了導軌運動時光柵的偏擺(Yaw)對LDGI的讀數(shù)的影響，并改進了光路設(shè)計以克服此缺點。
　　最后，研究了納米三坐標測量機的驅(qū)動與控制部分。結(jié)合超聲波馬達HR4和驅(qū)動器AB2以及三軸位移傳感器LDGI，對納