用于并行共焦测量的DMD控制方法研究

激光共焦测量采用并行的方式可以有效提高测量效率,但用于并行共焦测量的光分束器件普遍存在制作困难、价格偏高的不足.从数字微镜器件的空间光调制机理入手,主要研究数字微镜器的控制方法,通过构建任意所需的点光源阵列,实现了并行共焦测量.结果表明,测量装置可根据不同的被测物便捷地更换点光源参数;测量装置具有很好的柔性,且测量误差小.     

柔性铰链的3种模型计算和分析

在微位移工作台中,柔性铰链作为主要传递压电陶瓷给进位移的关键部件,对柔性铰链的性能分析显得至关重要.文中主要研究了直圆弧形柔性铰链的半径、最小铰链厚度等结构尺寸参数对柔性铰链转动刚度的影响,分析了3种不同模型计算结果之间的差别.同时运用ANSYS11.0分析了单柔性铰链的刚度并且和3种模型计算结果相比较,得出了它们之间的差别.通过以上的分析可以得出,在直圆弧形柔性铰链的半径和最小铰链厚度之比在t/R∈(0,0.8)时,采用Paros和Weisbord简化模型(PW简化模型)可以简便计算柔性铰链的刚度.该方法对实际设计柔性铰链具有重要的意义.     

基于轮廓法的金刚石线锯整周三维表面形貌测量和评价

针对毫米级尺度线径和微米级尺度磨粒的金刚石线锯整周三维表面形貌测量难以实现与定量评价问题,提出一种基于轮廓法的圆周扫描表面磨粒形貌测量与分析方法。通过显微测量系统沿周向扫描采集金刚石线锯对应的边缘轮廓图像序列,经图像处理后获得金刚石线锯整个圆周表面形貌的坐标点云,采用三次样条插值法对数据进行平滑处理,经圆柱坐标变换处理,可重构金刚石线锯三维表面形貌。在金刚石线锯常用评价参数基础上,提出基于扫描过程二维投影轮廓和三维重构形貌的综合评价参数。采用自行研制的测量系统,对两个规格的线锯（线径外径分别为0.250 mm、0.320 mm;磨粒粒径范围30~40 μm）进行测量和评价。试验结果表明：该方法无需多次拼接,就可完成金刚石线锯整周三维微观形貌测量,并能实现对线锯特征参数的全面评价,可为线锯本身制造及使用过程中的工艺优化提供更加客观的基础数据。     

分布式网络化测量系统——面向先进制造的新一代测量系统

随着"敏捷制造"、"网络制造"和"全球制造"等制造理念的提出,现代先进制造系统需要新型进测量系统。现代先进制造模式以分布式、柔性化、敏捷性为特征,决定了新型测量系统的特点。总结了先进制造系统和分布式测量系统的研究成果,然后从系统集成体系、系统数据交换格式、面向网络的测量设备以及系统分析与控制四方面对分布式测量系统的关键技术等进行了研究和探索。     

基于动态改变权重粒子群算法的球度误差评定

为了实现对球形工件球度误差的精确评定,在4 种球度误差评定数学模型 的基础上,对文献提供的两组数据采用一种动态改变权重的粒子群算法（PSO）进行计算, 这种算法在优化迭代过程中使惯性权重值随粒子的位置和目标函数的性质而更新。与基本 PSO 算法、最小二乘法、遗传算法和一种改进的PSO 算法进行了比较。实验结果显示,相 比其他方法,在最小包容区域法模型下使用动态改变权重粒子群算法得到的球度误差最小, 第1 组数据只需迭代30 代左右,约50ms 即可收敛,第2 组数据收敛也很迅速,且多次实 验显示其稳定性很高。因此,所提算法可精确快速地评价球度误差。     

基于ISO5436-2表面形貌评定基准的研究

摘要：在表面结构,如表面粗糙度的评定中,除了准确理解参数的概念之外,准确获得待评定表面参数的计算基准很重要。为了评价仪器的整体性能,ISOTC 213提出软件测量标准(SoftGauge)的概念,给出标准数据（类型F1）和标准软件（类型F2）,旨在统一评判各个仪器表面形貌评定软件的性能。根据ISO5436-2,应用标准数据,文章研究了不同表面形貌评定基准,高斯滤波基准、最小二乘直线基准、最小二乘曲线基准的定义和实现,分析了不同基准下表面形貌参数的计算结果。实例计算结果表明：三种基准对于典型形貌参数—粗糙度轮廓的算术平均偏差的评定结果基本一致     

基于遗传算法的圆度误差评估

将遗传算法应用于圆度误差的评定.首先简介了误差评定背景和遗传算法及其特点.然后根据尺寸和公差的数学定义^[1]给出满足最小区域条件的圆度公差评定的数学模型和适应度函数.接着,以最小二乘解作为初始值,对圆度误差的遗传优化过程进行了详细的论述.最后用实例对算法进行验证.优化过程和实验结果显示了遗传算法在解决形状公差的评定这类非线性问题的优越性,通过并行搜索能最大限度地保证解的全局最优,计算精度高、效率高,且易于理解和实现.     

单晶金刚石衬底超精密加工损伤层无损测量与表征

针对超精密加工后单晶金刚石衬底表面损伤层具有超薄(试验仅几个纳米)且透明的特点,提出一种基于光谱椭偏的测量和表征方法,实现衬底损伤层厚度和折射率的无损测量和表征。首先,建立“粗糙层+纯基底”两层光学模型,利用离散型穆勒矩阵椭偏测量模式测量加工前籽晶衬底,分析测量数据获得其光学常数,作为后续加工损伤层椭偏数值反演的基础,以避免损伤层与衬底间椭偏参数耦合;然后,根据衬底加工后的特征,建立“粗糙层+损伤层+纯基底”三层光学模型,采用多点拟合分析策略,在此基础上,实现粗磨和精磨两个典型加工阶段金刚石衬底损伤层的无损表征,并进一步探究单面磨削和双面磨削损伤层差异。结果表明,籽晶折射率与金刚石折射率理论值接近,且随波长的变化趋势一致,说明测量模式和拟合策略可行;粗磨后衬底损伤层的厚度和折射率均高于精磨后衬底损伤层的厚度和折射率;双面磨削与单面磨削损伤层的折射率在红外波段基本一致,在紫外-可见波段具有差异。损伤层厚度椭偏测量结果与透射电子显微镜(Transmissionelectron microscope,TEM)测量结果进行比对分析,验证椭偏测量方法的准确性。所提方法可无损测量单晶金刚石衬底超薄...     

评定直线度误差的最小二乘法与最小包容区域法精度之比较

介绍了直线度误差评定的最小二乘法和最小包容区域法的算法模型与实现方法。在三坐标测量机上对八种不同被测直线进行了采样点坐标数据提取,分别用最小二乘法和最小包容区域法的基于搜索逼近-逐次旋转逼近法进行了给定平面内直线度误差的评定。结果表明:最小二乘法的评定结果与最小包容区域法的基于搜索逼近-逐次旋转逼近法的评定结果完全一致,即直线度误差的最小二乘法评定结果符合最小条件。     

垂直扫描白光干涉测量数据的各种处理算法及其分析

为得到被测表面的微观信息,根据垂直扫描白光干涉的特点,以阶高92 μm的微流道为测量对象,测出理论上处在不同高度的3个点的干涉数据,使用改进质心算法、相移干涉法、白光干涉法、白光干涉相移法、包络线拟合法等算法从采集到三组干涉数据中提取出每两点之间的相对高度,并对各种算法提取出的相对高度进行比较和分析.结果证明,相对高度为0的情况下,除包络线拟合法误差较大外,其余各种算法的计算结果都比较理想;相对高度为阶高92 μm时,白光干涉相移法计算精度最高,实用性较强.