光纖布拉格光柵三維測(cè)頭的設(shè)計(jì)和研制.pdf

1、測(cè)頭是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的重要部分，隨著科技的發(fā)展，特別是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣，測(cè)頭的發(fā)展也越來(lái)越迅速。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目“基于免形狀測(cè)量原理的復(fù)雜形狀測(cè)量?jī)x”(項(xiàng)目編號(hào)：50627501)的支持下，研制一種分辨力高，測(cè)量力小，測(cè)端直徑小的三維觸發(fā)式測(cè)頭。 本課題主要從測(cè)頭的結(jié)構(gòu)及傳感系統(tǒng)展開(kāi)研究。測(cè)頭結(jié)構(gòu)上采用懸絲和三分叉支架組成的柔性支撐結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有阻力小，質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，能有效的減小測(cè)量力，也有利于

2、采用直徑較小的測(cè)針。測(cè)頭傳感系統(tǒng)采用光纖布拉格光柵FBG作為傳感元件。FBG作為傳感器具有靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能有效的提高測(cè)頭系統(tǒng)的分辨力。在支架三分叉的端部和支架頂部的支撐圈之間安裝FBG傳感器，當(dāng)測(cè)桿偏擺時(shí)，通過(guò)測(cè)桿、支架和懸絲組成的柔性支撐系統(tǒng)把測(cè)桿的偏擺傳遞到FBG上，通過(guò)匹配光柵的解調(diào)方式，得出測(cè)頭觸發(fā)信號(hào)。 本文對(duì)測(cè)頭的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，結(jié)果為：測(cè)頭結(jié)構(gòu)復(fù)位性精度小于20nm，測(cè)頭傳感系統(tǒng)重復(fù)性為0.2mV