基于光纖布拉格光柵的觸發(fā)式三維測頭研究.pdf

1、測頭是坐標測量機(CMM)的關鍵技術。CMM通過測頭來拾取信號，CMM的功能、工作效率和精度等都與測頭密切相關。傳統的觸發(fā)式測頭存在預行程變化量誤差，精度較低。研究新型觸測原理的觸發(fā)式測頭，可以提高測量機的精度和測量速度，使其功能更加完善。近年來隨著光通信技術的發(fā)展，光纖布拉格光柵(FBG)因其優(yōu)良的傳感特性也受到研究人員的青睞。
　　 本文將FBG作為敏感元件感受在測量過程中測頭與工件觸碰與否，并藉此產生觸發(fā)信號，使坐標測量機

2、獲得被測物的形狀、位置和表面特征等相關信息，在理論上驗證了FBG應用于坐標測量機測頭的可行性。FBG應用在觸發(fā)式測頭中，不同于傳統的電觸式開關測頭，也不同于電阻應變式開關測頭。在基于FBG的測頭系統中，傳感信號是經過波長調制的光信號，對微應變的靈敏度高達皮米量級，經過解調系統的光學變換和光電轉換，將被調制的光信號轉變易于實現檢測和處理的電信號。
　　 主要研究內容及創(chuàng)新點包括：
　　 1.首次將FBG傳感技術應用在三維觸

3、發(fā)式測頭中，這也是FBG在計量學領域應用的一個嘗試。系統研究了觸發(fā)式測頭的觸測原理和將光學方法應用于測頭的途徑、FBG的基本理論以及軸向應變作用下的FBG反射譜特性、FBG測頭的組成系統。
　　 2.實現了一種新型的測頭結構。建立了測頭微位移與FBG上的微應變的對應關系的數學模型；對靜態(tài)和動態(tài)觸測力引起的測桿變形結果進行了計算；并對測桿的變形以及懸掛系統的剛度進行了仿真分析。
　　 3.實現了一種低成本高效率的光纖布拉格