隨著“中國(guó)制造2025”宏大計(jì)劃的推進(jìn)實(shí)施,先進(jìn)制造技術(shù)中的微納米測(cè)量技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)也迎來(lái)了迅速發(fā)展,諸多高端設(shè)備與精密儀器對(duì)于具有微納米尺度特征的精密元器件的需求越來(lái)越大,對(duì)于它們的制造精度要求也越來(lái)越高。例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴噴油孔的幾何參數(shù)偏差對(duì)于其工作效率、燃油油耗以及污染物排放等具有顯著影響;各種微型齒輪、螺紋、芯片、透鏡、針陣列等精密元器件的工作性能也與其制造精度密切相關(guān)。高精度尺寸參數(shù)要求需要高精度檢測(cè)技術(shù)和手段相匹配,因此用于精密元器件測(cè)量的微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和在微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中擔(dān)任掃描或觸發(fā)功能的測(cè)頭系統(tǒng)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。在微納米測(cè)量領(lǐng)域中,相對(duì)于外尺寸的測(cè)量而言,大深寬比內(nèi)尺寸的測(cè)量更具難度,主要體現(xiàn)在測(cè)量空間狹小和測(cè)量深度要求帶來(lái)的挑戰(zhàn)。因此本文針對(duì)目前在微納米內(nèi)尺寸測(cè)量中存在的測(cè)量精度低、可測(cè)深寬比小、測(cè)量鏈復(fù)雜等問(wèn)題,圍繞著實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的音叉光纖一體式三維諧振測(cè)頭,搭建了相應(yīng)測(cè)量系統(tǒng),并選用具有設(shè)計(jì)指標(biāo)的柴油機(jī)噴油嘴針閥體微錐孔進(jìn)行測(cè)量,驗(yàn)證了該諧振測(cè)頭的實(shí)用性,主要完成的工作如下:1.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建:基于石英音叉諧振測(cè)頭系統(tǒng),結(jié)合高精度大行程三維納米... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

METAS電感測(cè)頭

合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)碩士研究生學(xué)位論文4荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)（TUE）開(kāi)發(fā)了一種基于壓阻式應(yīng)變規(guī)的三懸臂彈性測(cè)頭[9]，該測(cè)頭形狀如圖1.4所示。測(cè)頭由測(cè)球、測(cè)桿、三角形拓?fù)鋺冶哿簶?gòu)成。在三角形的懸臂上集成了微型壓阻式應(yīng)變片。當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)球測(cè)桿端的位移通過(guò)三懸臂進(jìn)行放大后，傳遞到壓阻式應(yīng)變規(guī)中，通過(guò)壓阻阻值的變化情況可判斷出測(cè)球端的位移情況。測(cè)球直徑為300μm，測(cè)桿的長(zhǎng)度最大可達(dá)8mm，測(cè)量力小于1mN。測(cè)頭分辨力為1.2nm，三維的測(cè)量范圍均為100μm。圖1.4埃因霍溫理工大學(xué)壓阻式測(cè)頭Fig1.4PiezoresistiveprobeofTUE瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）研制了一種電容式三維測(cè)頭系統(tǒng)[10-11]，如圖1.5所示，測(cè)頭由電容傳感器、重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、三懸臂梁、固定環(huán)和測(cè)桿測(cè)球構(gòu)成。其中，測(cè)桿測(cè)球連接在由兩個(gè)固定環(huán)夾住的三懸臂梁中心，進(jìn)行測(cè)量時(shí)，當(dāng)測(cè)端與被測(cè)物接觸時(shí)，測(cè)桿測(cè)球位置會(huì)產(chǎn)生偏移，從而引起三懸臂梁的微動(dòng)，改變?nèi)齻�(gè)電容傳感器的輸出量，從而得到測(cè)球端的位移情況。此外，該測(cè)頭還集成了重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，用來(lái)平衡測(cè)桿測(cè)球重力，從而減輕三懸臂梁受到的壓力。該測(cè)頭的線性誤差小于1%，三維探測(cè)精度小于1.3μm。圖1.5蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院電容測(cè)頭Fig1.5CapacitanceprobeofETHZurich

合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)碩士研究生學(xué)位論文4荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)（TUE）開(kāi)發(fā)了一種基于壓阻式應(yīng)變規(guī)的三懸臂彈性測(cè)頭[9]，該測(cè)頭形狀如圖1.4所示。測(cè)頭由測(cè)球、測(cè)桿、三角形拓?fù)鋺冶哿簶?gòu)成。在三角形的懸臂上集成了微型壓阻式應(yīng)變片。當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)球測(cè)桿端的位移通過(guò)三懸臂進(jìn)行放大后，傳遞到壓阻式應(yīng)變規(guī)中，通過(guò)壓阻阻值的變化情況可判斷出測(cè)球端的位移情況。測(cè)球直徑為300μm，測(cè)桿的長(zhǎng)度最大可達(dá)8mm，測(cè)量力小于1mN。測(cè)頭分辨力為1.2nm，三維的測(cè)量范圍均為100μm。圖1.4埃因霍溫理工大學(xué)壓阻式測(cè)頭Fig1.4PiezoresistiveprobeofTUE瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）研制了一種電容式三維測(cè)頭系統(tǒng)[10-11]，如圖1.5所示，測(cè)頭由電容傳感器、重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、三懸臂梁、固定環(huán)和測(cè)桿測(cè)球構(gòu)成。其中，測(cè)桿測(cè)球連接在由兩個(gè)固定環(huán)夾住的三懸臂梁中心，進(jìn)行測(cè)量時(shí)，當(dāng)測(cè)端與被測(cè)物接觸時(shí)，測(cè)桿測(cè)球位置會(huì)產(chǎn)生偏移，從而引起三懸臂梁的微動(dòng)，改變?nèi)齻�(gè)電容傳感器的輸出量，從而得到測(cè)球端的位移情況。此外，該測(cè)頭還集成了重力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，用來(lái)平衡測(cè)桿測(cè)球重力，從而減輕三懸臂梁受到的壓力。該測(cè)頭的線性誤差小于1%，三維探測(cè)精度小于1.3μm。圖1.5蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院電容測(cè)頭Fig1.5CapacitanceprobeofETHZurich

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高精度微孔測(cè)量探頭[J]. 李瑞君,許鵬,唐帥濤,范光照,程真英.  計(jì)量學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]基于藍(lán)光DVD光學(xué)讀取頭的非接觸式探頭[J]. 程琳,李丹東,周斌,陳晶,李瑞君.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(05)
[3]基于PVDF的三維納米諧振觸發(fā)測(cè)頭及定位系統(tǒng)[J]. 李志渤,黃強(qiáng)先,史科迪,韓彬,余惠娟.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(02)
[4]石英音叉三維諧振觸發(fā)定位系統(tǒng)[J]. 余惠娟,黃強(qiáng)先,李志渤,史科迪,程真英.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2013(10)
[5]微納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭的研究進(jìn)展[J]. 黃強(qiáng)先,余惠娟,黃帥,錢劍釗.  中國(guó)機(jī)械工程. 2013(09)
[6]“Isara400”超精密坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的設(shè)計(jì)與標(biāo)定（英文）[J]. Henny Spaan,Ivo Widdershoven,Rilpho Donker.  光學(xué)精密工程. 2011(09)
[7]精密微小內(nèi)尺度測(cè)量技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 崔繼文,譚久彬,宋傳曦.  中國(guó)機(jī)械工程. 2010(01)
[8]基于雙光纖耦合的微深孔測(cè)量方法[J]. 崔繼文,譚久彬,劉洋.  紅外與激光工程. 2009(01)
[9]關(guān)于噴油嘴非接觸測(cè)量方法的研究[J]. 蔡小強(qiáng),李明,李偉.  現(xiàn)代機(jī)械. 2008(05)
[10]超精密微機(jī)械制造技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 于化東.  長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008(03)

博士論文
[1]納米三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及接觸式測(cè)頭技術(shù)研究[D]. 王偉麗.合肥工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]柴油機(jī)錐形孔噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)及其對(duì)噴霧影響的試驗(yàn)研究[D]. 陶希成.江蘇大學(xué) 2016
[2]一種基于壓電薄膜的三維諧振觸發(fā)測(cè)頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 李志渤.合肥工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3217813