基于視覺引導的三維納米觸發(fā)測頭系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著科學技術的進步，超精密加工技術的精度已經可以達到納米級別，這些超精密元器件對微納米尺度的測量提出了更高的要求。傳統(tǒng)的三坐標測量機已經無法適用，因此微納米三坐標測量機(Micro-Nano Coordinate Measuring Machine，簡稱微納米CMM)已經成為當今測量領域研究的熱門課題。而作為微納米CMM的核心部件，微納米CMM測頭的研究顯得尤為重要。國內外研究機構在微納米CMM測頭的研究上，已經取得了一定的科研成果，但

2、是面對高測量效率、高精度、低測量力、具有三維空間測量能力等苛刻的要求，目前仍然沒有較為成熟的解決方案。
　　本文針對現有的微納米CMM測頭測量效率低、測量精度低、測量力大等問題，提出了一種基于視覺引導的三維諧振觸發(fā)測量方案，并根據該方案設計了三維諧振觸發(fā)測頭系統(tǒng)。該測頭系統(tǒng)在三維方向上都具有小于1nm的觸發(fā)分辨力，小于10μN的測量力，可以實現對微結構試樣形貌的空間三維觸發(fā)測量。本文主要介紹的研究工作有:
　　1.三維觸發(fā)測

3、量的理論模型的建立:本文分析了三維諧振觸發(fā)測頭與被測物體表面動態(tài)接觸的力學模型，在介觀尺度上研究和分析了測頭在三維方向上的觸發(fā)機理，建立了Z方向上輕敲模式(tapping mode)，X(Y)方向上摩擦模式(friction mode)的理論，使用matlab對運動模型進行模擬仿真，并對仿真的結果進行實驗論證。
　　2.系統(tǒng)軟件的編寫:結合視覺系統(tǒng)的引導，本測頭系統(tǒng)具有自動逼近試樣的能力，從而達到高測量效率的目的。利用C++語言在