【摘要】：表面形貌對(duì)零件的耐磨、配合等性能都有很大的影響,表面形貌測(cè)量和分析評(píng)定對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、控制加工過(guò)程有著至關(guān)重要的作用。目前大部分的表面形貌測(cè)量?jī)x器測(cè)量方法單一,存在不可避免的缺陷。本文基于聚焦光針干涉和共焦顯微成像兩種測(cè)量方法,研制了一臺(tái)非接觸多功能表面形貌測(cè)量系統(tǒng),能夠滿足不同工程表面形貌的測(cè)量需要。本文的主要工作如下:1、研究了基于聚焦光針干涉和共焦顯微成像的表面形貌測(cè)量方法,對(duì)測(cè)量性能和影響因素進(jìn)行了分析。聚焦光針干涉測(cè)量方法的橫向分辨率為1.3μm,縱向分辨率為5nm;共焦顯微成像測(cè)量方法的橫向分辨率為0.5μm,縱向分辨率為1.5μm,垂直方向測(cè)量范圍為40μm。2、研制了多功能表面形貌測(cè)量系統(tǒng),對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。測(cè)量傳感器集聚焦光針和共焦顯微成像于一體,測(cè)量光路基于Linnik干涉顯微結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)遮光擋板的開合即可轉(zhuǎn)換兩種測(cè)量方式。設(shè)計(jì)了三維驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),垂直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈實(shí)現(xiàn)納米級(jí)位移,光柵計(jì)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)量位移,垂直位移分辨率1nm,行程為40μm;水平驅(qū)動(dòng)由共運(yùn)動(dòng)平面的二維精密工作臺(tái)實(shí)現(xiàn),其分辨率0.2μm,測(cè)量范圍為30mm×30mm。3、對(duì)垂直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和二維精密工作臺(tái)的使用性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和性能分析。使用Agilent5519B雙頻激光干涉測(cè)量?jī)x測(cè)量了二維精密工作臺(tái)的定位精度、直線度,以及垂直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定位精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠滿足測(cè)量系統(tǒng)的要求。4、設(shè)計(jì)了測(cè)量評(píng)定軟件系統(tǒng),對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測(cè)試和驗(yàn)證,并對(duì)典型的樣品進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,測(cè)量系統(tǒng)能夠應(yīng)用于一般工程表面的表面粗糙度測(cè)量。
[Abstract]:The surface morphology has a great influence on the wear resistance and coordination of the parts. The surface morphology measurement and analysis and evaluation are very important to improve the product quality and control the processing process. At present, most of the measurement methods of surface topography measurement instruments are single, and there are inevitable defects. In this paper, a non-contact multifunctional surface topography measurement system is developed based on focusing light needle interference and confocal microimaging, which can meet the needs of different engineering surface topography measurement. The main work of this paper is as follows: 1. The measurement methods of surface topography based on focused light pin interference and confocal microimaging are studied, and the measuring properties and influencing factors are analyzed. The transverse resolution and longitudinal resolution of focused photoneedle interferometry are 1.3 渭 m and 5 nm respectively. The transverse resolution of confocal microscopy is 0.5 渭 m, the vertical resolution is 1.5 渭 m, and the vertical measurement range is 40 渭 m.2.A multifunctional surface topography measurement system has been developed. The key components of the measurement system are designed. The measurement sensor integrates focused light needle and confocal microscopic imaging. The measurement path is based on the Linnik interference microstructure and the opening and closing of the shading baffle can be changed by adjusting the opening and closing of the light shield. The three-dimensional drive system is designed. The vertical drive system uses piezoelectric ceramic to drive the flexure hinge to realize the nanometer displacement, and the grating measurement system can measure the displacement in real time. The vertical displacement resolution is 1 nm, the stroke is 40 渭 m, and the horizontal drive is realized by a two dimensional precision worktable with a common moving plane. The resolution is 0. 2 渭 m, and the measurement range is 30mm 脳 30 mm. 3. The performance of the vertical drive system and the two dimensional precision worktable is tested and analyzed experimentally. The positioning accuracy, straightness and the positioning accuracy of the vertical drive system of the two-dimensional precision worktable are measured by using the Agilent5519B dual-frequency laser interferometer. The experimental results show that the drive system can meet the requirements of the measurement system. A software system is designed to test and verify the performance of the measurement system and to measure the typical samples. The experimental results show that the system can be used to measure the surface roughness of general engineering surface.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG84

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本文編號(hào)：2153796