光纖布拉格光柵三維測頭的設計和研制.pdf

1、測頭是三坐標測量機的重要部分，隨著科技的發(fā)展，特別是三坐標測量機應用的范圍越來越廣，測頭的發(fā)展也越來越迅速。本文在國家自然科學基金專項資助項目“基于免形狀測量原理的復雜形狀測量儀”(項目編號：50627501)的支持下，研制一種分辨力高，測量力小，測端直徑小的三維觸發(fā)式測頭。 本課題主要從測頭的結(jié)構(gòu)及傳感系統(tǒng)展開研究。測頭結(jié)構(gòu)上采用懸絲和三分叉支架組成的柔性支撐結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有阻力小，質(zhì)量輕的優(yōu)點，能有效的減小測量力，也有利于

2、采用直徑較小的測針。測頭傳感系統(tǒng)采用光纖布拉格光柵FBG作為傳感元件。FBG作為傳感器具有靈敏度高，抗干擾能力強的優(yōu)點，能有效的提高測頭系統(tǒng)的分辨力。在支架三分叉的端部和支架頂部的支撐圈之間安裝FBG傳感器，當測桿偏擺時，通過測桿、支架和懸絲組成的柔性支撐系統(tǒng)把測桿的偏擺傳遞到FBG上，通過匹配光柵的解調(diào)方式，得出測頭觸發(fā)信號。 本文對測頭的關(guān)鍵參數(shù)進行標定，結(jié)果為：測頭結(jié)構(gòu)復位性精度小于20nm，測頭傳感系統(tǒng)重復性為0.2mV