现代三坐标测量机的开发

开发了一种高精度三维坐标测量机,它包括一套激光测头系统和高性能的伺服机构,具有精确控制、定位优化、三级减速近似、在线位置修正和光滑算法等功能.实验结果表明,在6 400 mm×2 100 mm×1 500 mm的整个测量范围内,测量精度优于30 μm;在区域范围内,测量精度优于8 μm,采样速率超过1 000点/min.该测量系统的测量效率很高.另外,还可以用于测量软材料表面.     

三坐标测量机微纳探头的设计与验证

介绍了国内外测量探头的研究现状;设计了基于簧线和簧片的弹性机构,建立了典型结构:弹性机构的刚度模型,对不同形状的弹性机构进行了仿真验证;介绍了作者团队研制的几种光学传感器及八款三坐标测量机微纳探头,对探头的性能进行了实验验证与测试;对三坐标测量机微纳测量探头的研究和发展趋势进行了总结和展望。     

微纳米三坐标测量机的高精度恒温箱研制

针对恒温室控制精度低和分离式恒温箱因振动而无法满足微纳米三坐标测量机需要的问题,研制了一套自然对流式高精度恒温箱。用定制尺寸的中空亚克力板和轻便型超低导热系数真空绝热板制成绝热箱体。以仪器测量点温度作为温度控制反馈值,均匀位于恒温箱顶部的9个半导体制冷片对其周围空气进行制冷,箱内冷空气均匀向下流动,与向上流动的热空气进行热交换。采用LabVIEW与MATLAB混合编写高精度温控程序。实验结果表明:设定值为20 ℃时的稳态误差为0.003 2 ℃,稳态时温度波动小于0.03 ℃,优于一级恒温室。新型恒温箱具有成本低、能耗小和无振动干扰等优点。     

微纳米三坐标测量机接触扫描探头稳定性分析(英文)

对微纳米三坐标测量机(CMM)高精度扫描探头的稳定性进行了分析.该扫描探头由带有球头的光纤探针、悬浮机构、二维角度传感器和微型迈克尔逊干涉仪4部分组成.光纤探针和悬浮片固定在一起,当光纤探针的球头受到触碰时,会带动悬浮机构的悬线发生形变,进而导致贴在悬浮片上的平面反射镜倾斜或在竖直方向上发生位移,前者由二维角度传感器进行感测,后者由微型迈克尔逊干涉仪进行感测.实验结果表明,环境温度的变化是影响探头稳定性的主要因素,探头中机械结构和部件对温度变化的敏感性要远远大于探头中光电器件对温度变化的敏感性.只要将探头放到一个恒温箱中,待恒温箱温度稳定4 h再开始测量,探头即可达到1 nm的分辨力和30nm的测量标准差.     

纳米坐标测量机的三维接触式测头机构

介绍了一种新型的用于纳米坐标测量机的三维微纳米接触触发式测头机构.本测头以灵敏度高、抗干扰性强的布拉格光纤光栅(FBG)为测量的敏感元件,根据FBG对轴向应变变化敏感的特点,开发了一套有效触发测量力小的柔性悬架机构,该机构为三悬丝-六边中心连接体的悬架结构,相间隔的3边延伸悬臂与3根布拉格光纤光栅相连,当测球发生预行程变化时,由测杆带动柔性悬架机构产生偏摆,从而带动3根FBG发生轴向的拉伸或压缩,进而产生传感信号的输出.由于测头结构复位性是衡量测球和工件分离后能否回到初始位置的标准,是测头其他各项指标的基础,因此结合激光干涉仪和精密微动平台,采用光学非接触干涉测量方法对该测头机构的实际复位性能进行了测量.结果表明,测头系统采用15 N的预紧力安装悬丝,可得到较好的复位性和灵敏度,该测头机构复位性精度在20 nm以内,满足微纳米量级高精度测量的需要.     

几何量微纳米级精密测量技术研究的若干新进展

介绍了几何量测量领域中微纳米精密测量技术和装置的研究新成果,涉及到一维微纳米级长度和尺寸测量、二维微纳米级坐标测量、三维微坐标测量以及三维微观表面测量.详细介绍了微纳米技术研究中所应用的关键技术的特点、目前的测量水平和能力,提供了最新技术的应用实例.并根据目前微纳米技术的发展状况,从科研和产业两个角度讨论了新型几何量计量仪器的发展和研究趋势.     

基于商用坐标测量机的3D微纳米计量

以测量精度为1μm的商用坐标测量机（CMM）为基础,构建了测量范围为25mm×40mm×25mm、测量不确定度约为O．15μm的PTB微纳米专用坐标测量机．研究了CMM的运动控制系统、恒温室的空调系统以及CMM的被动隔振系统等对测量结果的影响．由测量结果可以看出,CMM的运动控制系统产生的噪声水平约为其他误差源的2倍．通过FFT运算,发现未优化系统的短时最大漂移量发生频率为750Hz,对应为运动控制的工作频率．文中还介绍了测量力为1州光纤探针的测量原理,并给出了对2．5mm短轴的测量结果．     

纳米校准与测试——基于纳米测量机的试验性研究

主要介绍了基于纳米测量机的高阶梯差台阶标准样板和深沟槽深度标准样板计量测试和校准工作研究,包括在NMM上对两种标准样板进行计量测试和校准、在NMM上安装不同的探测传感器时纳米级深度标准样板和台阶高度样板的校准比较、以及在研航空基金项目"在NMM上实现小型非球面的坐标扫描轮廓测量方法".     

利用纳米测量机实现大范围的计量型原子力显微镜

利用纳米测量机(NMM)和原子力显微镜(AFM)实现了大范围的计量型AFM,测量范围可以达到25mmⅹ25mmⅹ5mm,分辨力为0.1nm。纳米测量机扩展了普通AFM测头的测量范围,减小了压电扫描器固有特性的影响。运动全范围内的自适应误差补偿通过5个自由度的闭环操作得以实现。系统的高精度是通过3个微型激光干涉仪的零阿贝误差设置,一个表面传感AFM测头以及两个角度传感器实现。系统具有4种工作模式,其中第4种为最佳工作模式。实验结果表明系统具有高精度和大范围的特点。     

隧道状态下纳米级振动检测技术的研究

使用德国SIOS公司生产的纳米坐标测量机微动平台作为调整机构,配合自行研制的隧道电流传感器,通过外加振动源,在隧道状态下对纳米级振动进行了检测实验。纳米级振动的研究既可以分析微弱振动对扫描隧道显微镜的作用机理,为以后的扫描隧道显微镜设计提供参考,又可以使振动测量的结果作为扫描隧道显微镜的振动补偿,提高扫描隧道显微镜的测量精度。     

提高零件轮廓测量机偏心调整精度的方法

为了满足研制的零件轮廓测量机实现回转体零件的非接触自动测量,利用激光测头等部件设计了偏心自动调整机构．由于系统中有交流伺服电机驱动器干扰信号,激光测头容易受到环境电磁干扰,造成偏心调整的定心误差较大．为此,在介绍偏心调整控制原理的基础上,针对干扰信号的特点,设计了一种滤除干扰信号的电路,给出了电路框图和关键电路．实验结果表明：偏心调整的定心误差由原来的0．6mm降至0．1mm,能够提高偏心调整的精度．对交流伺服电机驱动器干扰信号的处理具有实际的指导意义．     

极坐标系中平行双关节坐标测量机数学建模

文章介绍了一种新型的平行双关节坐标测量机,此坐标测量机由旋转关节和关节臂构成,以角度和位移为测量基准,我们在测量机的每个关节处建立坐标系,利用空间坐标系之间的转换关系,以极坐标方法建立数学模型,建立的数学模型较之前的更为简单,为我们进一步研究标定及误差补偿建立了基础。     

三坐标测量机同轴度误差检测功能的开发

根据同轴度误差的定义 ,将同轴度误差测量在三坐标测量机上分解、转化为圆功能、点到直线的距离功能等三坐标测量机现有的测量功能 ,并通过误差处理和控制测量精度 ,实现多孔和深孔的同轴度误差测量 ,解决了机械加工中同轴度误差精密测量的难题     

Geometric Effects When Measuring Small Holes With Micro Contact Probes

A coordinate measuring machine with a suitably small probe can be used to measure micro-features such as the diameter and form of small holes (often about 100 μm in diameter). When measuring small holes, the clearance between the probe tip and the part is sometimes nearly as small as other characteristic lengths (such as probe deflection or form errors) associated with the measurement. Under these circumstances, the basic geometry of the measurement is much different than it is for the measurement of a macroscopic object. Various geometric errors are greatly magnified, and consequently sources of error that are totally irrelevant when measuring macroscopic artifacts can become important. In this article we discuss errors associated with misalignment or non-orthogonality of the probe axes, probe-tip radius compensation, and mechanical filtering.     

Calculation of Curved Surfaces on Coordinate Measuring Machines

We consider the salient features of calculations of the coordinates of points on curved surfaces, using a ball-shaped probe of specified radius on a three-coordinate measuring machine when inspecting a surface of unknown curvature and an analytically specified surface. __________ Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 7, pp. 21–24, July, 2005.     

进口坐标测量机的改造及测量软件国产化

本文介绍进口坐标测量机的改造、软件国产化及其软件特殊功能 ,测量方法。     

机械工厂三坐标测量室的设计探讨

对三坐标测量机(CMM)的分类和结构形式进行分析,围绕三坐标测量室设计中的选址、起吊方式、暖通空调、地坪、隔振、照明等问题进行探讨.结合设计实践,重点针对待测工件的起吊运输方式,给出相应的解决方案,并分析了各种方案的优缺点.