光栅计量型的垂直扫描位移工作台及其误差分析

为满足精密测量中垂直扫描白光干涉以及千分表、电感位移传感器、表面粗糙度触针位移传感器标定对垂直方向的高精度定位和高分辨率运动要求,研制出一种纳米级垂直扫描位移工作台.该工作台采用柔性铰链结构,压电陶瓷驱动位移,满足纳米级微位移驱动要求,同时利用两级杠杆放大结构,扩大了位移行程.针对压电陶瓷驱动的位移随电压变化的非线性特点,利用衍射光栅对压电驱动进行实时监控,对这种非线性误差进行实时补偿.衍射光栅固定在工作台的微定位板上,工作台的移动量可由衍射光栅二次衍射干涉后产生的条纹变化得到.根据衍射光栅的计量特点,分析垂直扫描位移工作台测量误差的主要影响因素.通过试验验证,优化系统误差,进一步提高了垂直扫描位移工作台的定位精度.     

大行程高精度宏/微双重驱动机器人系统的研究

研究了具有宏／微双重驱动定位工作台的控制技术。该工作台采用直线电机进行大行程位移驱动,来保证较大的工作行程和较快的响应速度,采用压电陶瓷微位移器完成精密位移驱动,利用光栅尺实现闭环位移反馈,可以实现lOOmm的工作行程,10nm的重复定位精度。     

平面精密工作台的性能测试和控制

要实现平面工作台的精密定位,需要对其运动进行检测,并设计相应的控制方案.为同步检测平面工作台三自由度位移,研制了图像处理位移检测系统.以CCD相机为核心结合显微镜放大、图像采集和图像处理构成检测系统.系统的位移检测不受工作台大幅转动的影响.检测系统既有较高的位移分辨率,又有一定的位移检测范围.使用图像处理位移检测系统,对清华大学制造的平面精密工作台的运动性能进行了测试.工作台干涉运动均小于主运动,通过合理的开环控制对各个运动方向上的干涉运动进行补偿,获得了工作台在平面任意方向上的运动.工作台小范围定位能力的检测表明工作台具有很高的定位分辨率.     

双衍射光栅位移传感器原理及应用

介绍了一种双衍射光栅位移传感器,给出了其基本结构,并从多普勒效应的角度分析了其工作原理,给出了双衍射光栅产生的干涉条纹的接收方式和相应的光电信号的处理方法。该传感器与精密位移工作台组合成的表面粗糙度测量系统,对粗糙度样板进行了实测,结果表明该传感器能满足表面粗糙度测量要求。     

基于聚焦探测法的非接触表面形貌测量仪的研究

介绍了一种基于光驱聚焦探测技术的光触针式表面形貌测量系统。测量光束聚焦于被测表面上,当被测表面高度变化时,Z向精密位移工作台在步进电机和压电陶瓷的粗、精两级驱动下,使得工件沿垂直方向移动,让焦点始终聚焦在被测表面上,工作台的位移反映了工件表面高度的变化,该位移量由衍射光栅干涉位移传感器测得。该系统的垂直分辨力为1nm,垂直测量范围为2mm左右。     

高精度位移传感器测量

利用高精度的F-P激光干涉仪,研制了一套用于高精度位移传感器的校准装置,可以校准示值误差为十几个纳米到几十个纳米的高精度位移传感器.测量原理是利用F-P激光干涉仪的灵敏度高、测量精度高等特点,将干涉仪和被测传感器同时测量放置在精密位移工作台上,通过比较激光干涉仪移动镜的位移量和被测传感器的位移量间的差异,得出被测传感器的线性,整个测量过程完全由计算机控制.该系统测量范围为0～25mm,测量不确定度为6 nm+l/2 nm(k=1).     

位移传感器测量方法

针对位移传感器的检定校准,提出一种采用测长机测量位移传感器示值误差的新方法,可以实现对拉线位移传感器、激光位移传感器、光栅式或电感式位移传感器等各类位移传感器的校准,并应用此方法进行了实例测量和误差分析,为实际应用提供指导.     

精密测量系统气浮工作台瞬态控制方法

气浮工作台是精密仪器中常用的位移机构.为了消除气体微振动对精密测量的影响,提出了气浮工作台区分两种工作模式:运动模式和测量模式.在掌握气体止推轴承上气和排气的瞬态过程规律的基础上,提出了一种模式切换过程中气浮工作台的瞬态控制方法,实现其运动模式和测量模式的平稳过渡.气浮工作台在上气过程中的偏移不大于250 nm,排气过程中的偏移不大于200 nm,且经历时间在0.3 S左右.该方法的提出提高了气浮工作台的性能,使之成为测量系统中优良的大范围位移系统.     

一种新型三维微位移工作台的设计和分析

为了解决微位移工作台的三维耦合问题,设计了一种驱动器固定的三维无耦合微位移工作台.本文介绍了它的结构和工作原理,通过有限元分析计算和样机实测验证,分别在X方向,X、Y方向和X、Y、Z方向施加载荷时,三维微位移工作台在X方向的位移不变,解决了三维空间运动耦合问题;分别在X、Y、Z方向施加不同载荷时,得到了工作台X、Y、Z方向的刚度,验证了工作台的位移、最大等效应力与载荷成正比.样机实测结果与有限元计算结果相吻合,工作台符合设计要求.     

基于非接触测量的大型锻件测控一体化方案

针对目前我国多数大型锻什生产现场环境恶劣,多采用手工测量、人工控制的现状,研究了基于非接触测量的大型锻件测控一体化方案.系统采用嵌套式双闭环控制模式实现锻压过程的自动控制,外闭环用上位机对CCD拍摄锻件的实时图像进行处理,测得实时尺寸后,指示下位机控制步进电机,驱动液压机各机构手柄以控制锻压进程;内闭环引入磁致伸缩位移传感器检测锻压机锤头和工作台的位移,实时控制锻压量.实现了锻压过程的实时测量及自动控制的一体化,方案具有一定的实用性,适宜推广.     

拉杆式线位移传感器自动校准系统

研制了一种高效、准确的拉杆式线位移传感器自动校准系统。该系统以高精度光栅传感器测量结果作为线位移传感器的标准位移输入,根据拉杆式线位移传感器输出电压与标准位移输入之间的关系,确定传感器的灵敏度、线性度、重复性等主要特性参数,从而实现对拉杆式线位移传感器的自动校准。     

白光干涉仪测量光通信用V型槽纤芯距研究

根据白光干涉理论,研制了水平扫描白光干涉长度测量仪。该系统主要包括水平扫描定位工作台及驱动部分、白光干涉显微镜、光栅位移传感器、CCD摄像头、计算机及其接口电路。所研制的测量系统具有1nm的精度,可用于对V型槽纤芯距测量。     

一种位移传感器校准装置

发电机组安全监测系统(TSI)中使用到许多位移传感器,市场上没有一种现成的可利用的自动化程度高的校验标准设备。为了实现位移传感器的量值溯源,研制一种位移传感器自动校准装置。实验证明,本装置满足多类型位移传感器的校准需求,填补了TSI领域位移传感器校验标准的空白,具有较好的应用前景。     

线位移传感器综合校准台的研制

一种可实现大测量量程工业用线位移传感器综合校准台,其按照JJF1305-2011《线位移传感器校准规范》的校准方法,利用激光干涉仪测量该装置测量台的位移变化值,并尽量减少阿贝误差和余弦误差,将测量值与被校准线位移传感器的位移显示值进行比较,经数据处理得出该位移传感器的基本误差、回程误差、重复性等校准结果,实现了对大测量量程工业用线位移传感器的校准。     

基于扫描白光干涉法的接触式表面形貌轮廓测量仪

本文提出了一种以杠杆触针机构作为微位移传感器,将扫描白光干涉法运用于接触式表面形貌测量的轮廓仪.该仪器的理论分辩力可达纳米级,与垂直扫描测量工作台相结合,测量范围可达5mm.文中重点论述了该轮廓仪测量系统的构成,测量原理,干涉信号数据处理.     

位移传感器的发展及研究

位移传感器又称为线性传感器,它可以把位移量转换为电量,从而实现对位移量的检测.在实际工程应用中,位移传感器有着非常重要的作用.对各种常见的位移传感器进行了介绍,阐述并比较了它们的工作原理、应用场合和优缺点,可以为从事相关领域工作的技术人员提供参考,以便更好地利用和发展这些技术.     

2m比长仪动态校准位移传感器的研究

介绍了2m比长仪的改造及其功能的拓展,用其校准大量程位移传感器的方法.以校准激光三角法位移传感器为例,采用动态校准方法实现可外触发位移传感器的校准.对德国米依公司optoNCDT1700激光位移传感器进行了校准实验,在比长仪滑板运动速度为1mm/s情况下进行了动态测量,实验验证了传感器的全量程线性度小于0.08%FSO.     

位移传感器校准技术研究

介绍了一种直线位移传感器校准装置.该系统以自行研制开发的高准确度单频激光干涉仪为长度标准,通过可编程位移发生装置的配套使用实现了直线位移传感器的校准.     

毛化表面的三维表面形貌在线测量仪

表面形貌影响着毛化钢板的使用性能和轧制工艺,在冷轧毛化钢板的生产中要实时监控.本文介绍了一种便携式的三维表面形貌测量仪,具有三维形貌测量和图像分析的功能,能够在线测量毛化钢板和轧辊的表面形貌.接触式位移传感器基于激光干涉原理,结合二维水平位移工作台,可实现大面积高精度的三维形貌测量.同时分析了该仪器的技术性能,并进行了试验测试,给出了测量结果.     

一种便携式激光位移传感器校准装置

企业生产在线检测中使用许多激光位移传感器,它能够精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化。为了能够实现激光位移传感器的现场校准,研制了一种便携式激光位移传感器校准装置,可以在现场检测,无需将其整体拆卸送检,并结合激光位移传感器尺寸特性,设计研制出符合其测量要求的装置微动台,可以任意方向调节位置。实验证明,本装置满足激光位移传感器的校准需求,解决了无法携带校准设备的难题,可以大力推广,具有较好的应用前景。