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一种基于压电薄膜的三维谐振触发测头系统设计

作　者: 李志渤
导　师: 黄强先
学　校: 合肥工业大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 微纳米三坐标测量机三维纳米测头 PVDF薄膜三维谐振触发测头
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

近年来，随着超精密加工和微细加工技术的广泛应用，微型机械、超精密光学器件、MEMS等越发趋于微型化，传统的三坐标测量机(CoordinateMeasuring Machining, CMM)已满足不了这些微小器件和微位移量的测量精度要求，因此研制新型微纳米CMM成为了当下新的发展趋势。作为微纳米CMM三维测量技术核心的三维测头触发定位技术逐渐成为国内外研究的热点和难点问题。针对微纳米CMM中三维纳米测头的研究瓶颈，提出了一种与现有机械接触式测头和光学非接触式测头工作原理完全不同的、可达到纳米/亚纳米量级触发分辨率的新型谐振测头。该测头利用PVDF压电薄膜的压电特性和其谐振参数对微小作用力的高敏感性，与一体式光纤微测杆测球相结合构建成了基于PVDF压电薄膜的三维谐振触发测头。由该测头与三维纳米定位平台、数据处理及反馈控制系统相结合构建成了三维谐振触发测头系统。本文对这种新型谐振测头的构建模型、结构及性能进行了阐述，并对整个系统的搭建、调试进行了详细介绍，最后对整个三维谐振触发测头系统进行了噪声水平、三维触发定位曲线、三维重复性等相关的测试实验。实验结果表明，在x、y、z三个方向的触发分辨率都达到了亚纳米量级，分别为0.12nm、0.10nm、0.12nm；三维重复性误差分别为26nm、36nm、10nm。实验结果证实了新型三维谐振触发测头系统的有效性。

一种基于压电薄膜的三维谐振触发测头系统设计

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