光觸發(fā)精密測頭研究.pdf

1、測頭是精密量儀的關(guān)鍵部件之一，作為傳感器提供被測工件的幾何信息，其發(fā)展水平直接影響著精密量儀的測量精度、工作性能、使用效率和柔性程度。按功能可將測頭分為用于瞄準(zhǔn)的觸發(fā)式測頭和用于測微的掃描測頭，觸發(fā)式測頭由于成本低、結(jié)構(gòu)簡單，并能滿足常用的測量要求，是當(dāng)前使用最廣泛的測頭。 現(xiàn)有的觸發(fā)式測頭所采用的觸發(fā)原理主要包括電子機(jī)械開關(guān)觸發(fā)、壓電式觸發(fā)、應(yīng)變片式觸發(fā)和振動式觸發(fā)等，綜合比較各種觸發(fā)原理，它們都難以兼顧觸發(fā)測頭的高精度、寬范

2、圍及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。本論文的研究目標(biāo)是設(shè)計一種光學(xué)觸發(fā)測頭，使其具有觸發(fā)精度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用范圍廣等特點(diǎn)。 本文研究了光學(xué)技術(shù)在觸發(fā)式測頭中的應(yīng)用，從測頭系統(tǒng)的設(shè)計到信號處理方法等方面都提出了一些開創(chuàng)性的方法。利用光纖的抗電磁干擾強(qiáng)、靈敏度高、重量輕、體積小等特點(diǎn)，將光纖傳感器作為觸發(fā)測頭的敏感傳感元件，研制了基于光纖傳感器的光觸發(fā)式測頭樣機(jī)，用粘連的方式替代了現(xiàn)有觸發(fā)測頭的回程機(jī)構(gòu)，簡化了測頭結(jié)構(gòu)，且避免了測桿偏移帶

3、來的測量誤差，并分析和解決了測頭樣機(jī)中測端、光纖傳感器、膠粘劑及信號處理電路幾個關(guān)鍵問題；搭建了基于電控平移臺和光柵位移傳感器的實(shí)驗裝置，對觸發(fā)測頭相關(guān)性能參數(shù)進(jìn)行了測試；最后分析了影響光觸發(fā)式測頭觸測精度的主要因素并提出了改進(jìn)措施。 用實(shí)驗方法探索了測端反射面形狀、表面粗糙度對測頭傳感器的影響。本課題研究設(shè)計的測頭預(yù)行程變動量為7.5μm，單向重復(fù)精度可達(dá)0.98 μm，從理論和實(shí)驗兩方面都驗證了光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于觸發(fā)測頭的可行性