本文關鍵詞：微納米三坐標接觸式探頭優(yōu)化設計

  更多相關文章： 納米三坐標測量機 接觸式探頭 光學傳感器 彈性機構

【摘要】：接觸式探頭作為微納米三坐標測量機的主要組成部分之一,按照結構可分為觸發(fā)式和掃描式兩類。論文簡要介紹了國內外微納米三維探頭的發(fā)展現狀,在此基礎上提出并研制了具有高靈敏度的三維微納米接觸觸發(fā)式和掃描式測量探頭,并從原理和結構兩個方面詳細介紹這兩種探頭。兩種探頭都主要由彈性機構、三自由度光學傳感器和調整結構三個部分組成。觸發(fā)式與掃描式探頭的彈性機構分別為單層簧片結構與雙層簧片結構,建立了剛度模型,對兩個探頭的彈性模型進行了優(yōu)化設計并得出了最佳結構參數,通過Solidworks simulation仿真和實驗驗證了所設計結構的正確性；光學傳感器分別基于自準直原理與原子力顯微鏡(AFM)原理,分析靈敏度模型,優(yōu)化結構參數；調節(jié)調整機構從而實現探頭三個方向位移的感測。兩種探頭的機械結構與傳感器結構簡單,成本低廉并且裝調方便�；赑I(Physical Instrument)微動平臺,搭建了不同的實驗系統(tǒng),對組裝好的探頭進行彈性機構性能測試以及探頭重復性、分辨率、感測范圍、穩(wěn)定度測試。實驗結果表明：彈性機構水平方向與豎直方向的剛度近似相等且均約為0.7 mN/μm,且雙層結構的剛度為單層結構仿真結果的2倍。觸發(fā)式探頭觸發(fā)點重復性為15 nm; X、Y、Z三個方向最小分辨率均小于為3 nm。掃描式探頭觸發(fā)點重復性在12 nm以內；豎直方向最小分辨率小于4 nm。因此探頭可被應用于微納米三坐標測量機上。
【關鍵詞】：納米三坐標測量機 接觸式探頭 光學傳感器 彈性機構
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH721
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 研究起源與目的15
• 1.2 國內外研究現狀分析15-18
• 1.2.1 電容式15-16
• 1.2.2 電阻式16
• 1.2.3 電感式16-17
• 1.2.4 光纖探針式17
• 1.2.5 光學傳感式17-18
• 1.3 主要研究內容18-20
• 第二章 微納米三維接觸式探頭結構及原理20-43
• 2.1 探頭器件原理介紹20-25
• 2.1.1 QPD原理20
• 2.1.2 彈性機構原理20-24
• 2.1.3 彈性機構仿真分析對比24
• 2.1.4 單層和雙層彈性機構仿真分析對比24-25
• 2.2 觸發(fā)探頭結構及原理25-29
• 2.2.1 整體結構及原理25-26
• 2.2.2 光學傳感器原理26-27
• 2.2.3 靈敏度模型分析27-29
• 2.3 掃描式探頭結構及原理29-39
• 2.3.1 整體結構及原理29-31
• 2.3.2 光學傳感器原理31-32
• 2.3.3 靈敏度模型分析32-39
• 2.4 探頭的信號處理電路設計39-41
• 2.4.1 I/V轉換電路設計39-40
• 2.4.2 信號放大電路設計40
• 2.4.3 信號運算電路設計40-41
• 2.4.4 數據采集41
• 2.5 本章小結41-43
• 第三章 微納米三維接觸式探頭性能測試43-59
• 3.1 彈性機構剛度測試43-44
• 3.2 觸發(fā)式探頭性能測試44-50
• 3.2.1 實驗裝置44
• 3.2.2 重復性測試44-47
• 3.2.3 最小分辨率測試47-49
• 3.2.4 感測范圍49
• 3.2.5 穩(wěn)定度測試49-50
• 3.3 掃描式探頭性能測試50-58
• 3.3.1 實驗裝置50-51
• 3.3.2 重復性測試51-55
• 3.3.3 最小分辨率測試55-56
• 3.3.4 簧片振動測試56-57
• 3.3.5 感測范圍57
• 3.3.6 穩(wěn)定性測試57-58
• 3.4 本章小結58-59
• 第四章 微納米三維接觸式探頭校正及改進方案59-66
• 4.1 探頭的校正59-62
• 4.1.1 探針與懸浮片不垂直59-60
• 4.1.2 觸碰測球的平面與其運動方向不垂直60
• 4.1.3 探頭坐標系與PI坐標系不完全一致60-61
• 4.1.4 PI坐標系與工件坐標系不完全一致61-62
• 4.2 探頭的改進62-65
• 4.2.1 雙層彈性機構改進62-63
• 4.2.2 光學傳感器改進63-65
• 4.3 本章小結65-66
• 第五章 總結與展望66-68
• 5.1 研究總結66-67
• 5.2 研究工作展望67-68
• 參考文獻68-71
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況71
• 1) 參加的學術交流與科研項目71
• 2) 發(fā)表的學術論文71
• 3) 發(fā)表專利71
• 4) 獲得的獎勵71

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 ;廈門大學微納米加工與檢測技術聯(lián)合實驗室簡介[J];機械工程學報;2009年11期

2 朱振宇;傅星;;組合坐標法精確測量微納米臺階樣板高度[J];計測技術;2011年06期

3 李成貴,董申;微納米表面和表層的完整性評價方法[J];航空精密制造技術;2000年03期

4 劉賢萍;第一臺多功能微納米級表面特性摩擦顯微儀(英文)[J];納米技術與精密工程;2004年03期

5 李戰(zhàn)華;鄭旭;;微納米尺度流動實驗研究的問題與進展[J];實驗流體力學;2014年03期

6 周亮;姚英學;;兩種微納米硬度測試方法的比較[J];測試技術學報;2006年01期

7 王寶和;;微納米顆粒設計的超臨界沉析技術(二)[J];通用機械;2006年03期

8 ;微納米氣泡發(fā)生技術激發(fā)水活性,掀起農業(yè)新革命[J];水利水電技術;2011年11期

9 金強;;微納米氣泡發(fā)生裝置[J];中國水利;2008年04期

10 ;微納米顆粒包覆復合與整形技術產品推廣[J];新材料產業(yè);2009年09期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 殷雅俊;吳繼業(yè);王緒桂;;微納米卷曲空間的曲率和曲率梯度調制的驅動力[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

2 李喜德;;基于探針平臺的微納米固體實驗檢測技術、平臺及其關鍵問題探討[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

3 孫立娟;李喜德;;微納米焊槍及其應用研究[A];第十二屆全國實驗力學學術會議論文摘要集[C];2009年

4 紀強;姜學松;印杰;;結合光刻和反應性相分離技術發(fā)展一種簡單有效制備微納米復合圖形的方法[A];2007年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

5 劉開林;凌惠琴;李明;毛大立;;鈷基微納米針布陣的制備和表征[A];2007年上海市電子電鍍學術年會論文集[C];2007年

6 殷雅俊;;微納米卷曲空間調制出的驅動力[A];第十二屆全國物理力學學術會議論文摘要集[C];2012年

7 王緒桂;殷雅俊;吳繼業(yè);黃坤;范欽珊;;平面微納米曲線與線外粒子的相互作用[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

8 李鐘;仰大勇;劉星;馬宏偉;;皺紋技術制備微納米有序結構[A];2009年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

9 劉亮;李喜德;;微納米尺度實驗中的夾持方法及其強度分析[A];第三屆二十一世紀的實驗力學學科發(fā)展——海峽兩岸實驗力學研討會摘要集[C];2009年

10 殷雅俊;;以史為鑒看曲面微納米力學的幾何化[A];科學殿堂的力學之光——第五屆全國力學史與方法論學術研討會文集[C];2011年

中國重要報紙全文數據庫 前7條

1 通訊員 黃志鵬;微納米鐵粉項目在泰鋼投產[N];萊蕪日報;2014年

2 郭曉華 王慧敏;微納米遠紅外涂層有效降低鍋爐能耗[N];科技日報;2014年

3 記者 劉瑞;“五化”治污 再現清透滇池水[N];昆明日報;2010年

4 許琦敏;加速我國微納米元器件產能[N];文匯報;2007年

5 記者 白毅;微納米粒子對人體多系統(tǒng)均有不良影響[N];中國醫(yī)藥報;2014年

6 記者 林莉君;超潤滑實驗速度：從蝸牛爬飆至時速90公里[N];科技日報;2013年

7 林莉君;中以科學家實驗超潤滑速度[N];中國航空報;2013年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 張士英;微納米GaN襯底模板制備及外延研究[D];南京大學;2014年

2 朱婧;對微納米顆粒的修飾和表征在催化和電致化學發(fā)光中的應用[D];華東師范大學;2015年

3 陸方;基于季銨化微納米二氧化硅的竹材改性研究[D];中國林業(yè)科學研究院;2015年

4 郭超;輸電線路玻璃絕緣子微納米防冰表面材料的制備與性能研究[D];重慶大學;2015年

5 王林;化學驅動微納米馬達運動規(guī)律及應用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

6 梁鑫;新型生物傳感器及其在相關生物物理研究中的應用[D];中國科學技術大學;2016年

7 張帆;細胞電學及電化學性質研究：微納米加工技術的應用[D];華東師范大學;2011年

8 李恒震;微納米氣泡特性及其在地下水修復中的應用[D];清華大學;2014年

9 干富軍;微納米顆粒動力學演變過程的矩方法研究[D];浙江大學;2011年

10 向軍;多元尖晶石鐵氧體基微納米纖維的電紡制備、表征與磁性能研究[D];江蘇大學;2011年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 程憑杰;缸套—活塞環(huán)微造型與微納米顆粒復合填充技術研究[D];大連海事大學;2015年

2 潘習習;微納米氣泡改善工業(yè)廢水處理效果機理與研究[D];安徽工程大學;2015年

3 陸暉;微納米曝氣氧傳質特性及對景觀水體修復效果研究[D];廣西大學;2015年

4 高飛;微米纖維表面的輻射泄漏與光散射[D];南京大學;2014年

5 王雪嬌;La_2O_3:Eu~(3+)及La_2O_2S:Eu~(3+)微納米紅色熒光材料的水熱合成及熒光性能[D];東北大學;2013年

6 趙哲;微納米銀粉的可控制備與放大實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

7 周吉宇;生物分子自組裝制備微納米金片[D];青島科技大學;2015年

8 李雪梅;殼聚糖/PHB-PEG嵌段共聚物微納米粒子的制備與表征[D];青島科技大學;2015年

9 李鵬;聚酰亞胺基耐電暈、高導熱微納米復合材料的制備及其電氣絕緣性能研究[D];北京交通大學;2016年

10 李夢堯;微納米CL-20/NC的靜電射流法制備[D];北京理工大學;2016年

，

本文編號：798532