【摘要】：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展,出現(xiàn)了許多微型器件,要實現(xiàn)這些器件的三維測量對三坐標(biāo)測量機測量精度提出了更高的要求。因此研究具有納米級測量精度的三坐標(biāo)測量機成為研究熱點。本文主要研究的內(nèi)容是基于已經(jīng)研制成功的三維坐標(biāo)測量儀器展開的系統(tǒng)測試與應(yīng)用研究,針對現(xiàn)有三坐標(biāo)測量機穩(wěn)定性較差、測頭輸出信號耦合、測量對象比較局限、部分誤差尚未修正等問題展開了研究,具體研究內(nèi)容如下:1.為了提高激光干涉儀頻率穩(wěn)定性、消除測量誤計數(shù)、降低測量中斷頻率,通過PID控制模塊對激光器進行控溫,保證激光器頻率穩(wěn)定。完成了對測量系統(tǒng)的漂移和噪聲測試、機械回零測試、恒溫箱溫控測試、工作臺定位誤差測試、三軸定點重復(fù)性測試等。其中三軸定點觸發(fā)重復(fù)性均在20 nm以內(nèi),恒溫箱溫度控制在±0.04℃范圍內(nèi),工作臺50 mm運動范圍內(nèi)定位誤差在1μm以內(nèi)。2.從三維測頭的機械結(jié)構(gòu)誤差著手分析測頭輸出三路信號之間產(chǎn)生耦合的原因,搭建了測頭標(biāo)定系統(tǒng),通過三維坐標(biāo)測量機高精度定位平臺對測頭五個方向進行校正。最終根據(jù)不同觸發(fā)方向分別建立四次多項式模型實現(xiàn)工作臺位移和測頭輸出信號之間的轉(zhuǎn)換,計算結(jié)果顯示模型誤差在±30 nm以內(nèi),測頭校正模型基于Labview軟件實現(xiàn)。3.通過測量量塊、平晶、環(huán)規(guī)等標(biāo)準(zhǔn)工件體現(xiàn)三維坐標(biāo)測量儀器測試功能,同時利用標(biāo)準(zhǔn)件實現(xiàn)測量機XY激光干涉儀耦合和XY工作臺垂直度誤差分離。測量結(jié)果顯示量塊長度測量偏差在30 nm左右,環(huán)規(guī)圓度誤差經(jīng)過補償過后變?yōu)?.5μm。此外,還對k9平凸透鏡幾何輪廓進行測試,實現(xiàn)被測件的三維形貌測量。
【圖文】：

圖 1.2 分子測量機 M3Fig 1.2 Molecular measuring machine國聯(lián)邦物理研究所（PTB）研制的 Special CMM[6]，如圖 1.3 所示是在商業(yè)用的 CMM 上進行改良，三軸位移測量系統(tǒng)均采用雙頻實現(xiàn)位移和角度的同時測量。該三坐標(biāo)測量機可以實現(xiàn)空間測量×40 mm×25 mm，三軸重復(fù)性誤差在 10 nm 以內(nèi)，總體不確定度為置雙測頭系統(tǒng)，由接觸式的光纖感應(yīng)測頭配合面陣 CCD 光學(xué)成像。

PTB研制的SpecialCMM
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH721

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本文編號：2669953