觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)及動態(tài)特性檢定系統(tǒng)研制.pdf

1、觸針式表面輪廓測量儀以其檢測的可靠性，被認(rèn)為是表面二維輪廓和三維形貌測量的金方法。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，對表面輪廓和形貌的快速準(zhǔn)確測量提出了更高的要求。觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)和動態(tài)性能對實(shí)現(xiàn)表面形貌快速準(zhǔn)確測量至為重要。為此，本文研究設(shè)計(jì)建構(gòu)觸針輪廓儀傳感器靜動態(tài)特性檢定系統(tǒng)。
　　本文設(shè)計(jì)的觸針輪廓儀傳感器靜動態(tài)特性檢定系統(tǒng)，由位移驅(qū)動單元、位移測量單元及分析評定軟件構(gòu)成。位移驅(qū)動單元由電機(jī)結(jié)合壓電陶瓷兩級驅(qū)動構(gòu)成，電機(jī)配合壓電陶

2、瓷，使得工作臺能夠發(fā)生10mm行程范圍、30nm分辨率的靜態(tài)大范圍、高分辨率位移，適用于傳感器靜態(tài)特性檢定；用于動態(tài)特性檢定時(shí)，壓電陶瓷驅(qū)動平動柔性鉸鏈產(chǎn)生200Hz，超過5μm范圍，納米分辨率動態(tài)位移。設(shè)計(jì)的大范圍、高分辨率位移發(fā)生機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動準(zhǔn)確且能保證動態(tài)驅(qū)動時(shí)的運(yùn)動平穩(wěn)性。位移測量單元目的在于對發(fā)生位移準(zhǔn)確計(jì)量。本文采用光柵衍射干涉原理，在推導(dǎo)干涉光光信號的數(shù)學(xué)方程基礎(chǔ)上，對光學(xué)器件進(jìn)行選型，并設(shè)計(jì)了光路支撐、調(diào)整結(jié)構(gòu)。同

3、時(shí)，基于VC++及MATLAB平臺，設(shè)計(jì)了傳感器靜、動態(tài)特性檢定系統(tǒng)的配套軟件，其中系統(tǒng)軟件包括控制調(diào)試軟件、測量軟件、分析評定軟件三個部分，實(shí)現(xiàn)檢定過程的自動化數(shù)據(jù)采集和動靜態(tài)特性評定。
　　論文基于ANSYS軟件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、受力仿真分析及動態(tài)響應(yīng)仿真分析，完整建構(gòu)了觸針輪廓儀傳感器靜動態(tài)特性檢定系統(tǒng)，并使用MCV-500激光多普勒干涉儀對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。結(jié)果表明，系統(tǒng)垂直分辨率1nm，9.8mm范圍相對測量誤差小于0.01％，動