含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头

为了满足对机械件、光学件和电子件等几何形貌质量控制和产品监测越来越高的要求,在动态主动调焦法测量原理的基础上,提出一种含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头的检测方法.论述了该测头通过测量参考光路和测量光路的时间差实现位移测量的测量原理及其结构,并对这种新的测量方法进行了详细的误差分析,对该光学测头及其测量系统进行了各项实验.实验表明,含参考光路的时间差法动态调焦式光学测头及其测量系统的测量范围为±0.1mm,测量分辨力为0.075μm,线性度误差约为0.45μm.     

非接触光学测头在金属强反射表面测量中的应用

强反射表面的高精度金属件和光学件的表面轮廓测量，是形貌检测领域的一个难点．文中提出了一种用于逆向工程领域的自由曲面非接触测量系统，其由三坐标测量机和主动式双目视觉形貌测头组成．通过摄像机标定了视觉测头，利用光学偏振技术消除了金属表面强反射光对测量的干扰．对扫描路径进行了规划，并根据金属表面加工纹理方向，选择采样策略．通过对量块表面的测量，验证了使用非接触方法测量金属强反射表面的可行性．研制测头的精度达到了0．05mm．     

薄孔壁厚和小孔径测量系统

由于相邻孔壁厚度的测量根据进刀量进行计算时精度很低，故提出了一种应用电容传感器对2个微小孔间相邻孔壁进行精密测量的系统．基于非接触式电容测孔传感器，研究了测头的电场边缘效应影响及保护环的宽度选择，设计了电容瞄准测孔传感器的测头对相邻小孔中心定位，利用电容差动测厚传感器测量孔壁，系统由1个瞄准测孔传感器和2个差动测厚传感器及三通道测量电路组成，处理数据后直接显示孔径和孔间壁厚．系统属非接触测量，无需修正测头及工件变形误差，实验证明，测量精度为0．5μm，     

普通三坐标测量机上快速检测石油管螺纹用的测头系统

介绍了一种在普通三坐标测量机上使用的三维测量头系统，论述了测头的测量原理，机械结构，模拟和控制电路 ，为在普通三座标测量机上对石油管螺纹进行快速测量提供了一种途径。     

三坐标测量机测头的校正方法和误差分析

三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件,主要用来触测工件表面。为确保测量机的测量精度和测量效率,现通过对三坐标测量机测量系统接触式测头结构特点的分析,并对测头校正时所产生的误差进行分析探讨,提出了测头直径有效的校正和使用方法,从而获得最佳的有效工作长度和测针刚性,提高了测量精度。     

三坐标测量机测量误差的试验研究

操作不规范等诸多因素导致采用三坐标测量机测量的误差较大。为了探索操作方法、测球直径、测头进给方向与被测表面夹角和数据处理方法对测量精度的影响,设计了一种操作方法对测量精度影响的试验。该试验通过在两种测量模式下对高精度量块进行测量,研究了测头直径、测头进给方向与被测面之间的夹角对测量精度的影响。用MATLAB编程对测球中心点数据进行处理,与设备自带软件测量数据进行比较,研究了不同数据处理方法对测量误差的影响。分析了产生测量误差的原因,该研究对提高测量精度和研究数据处理方法有很好的参考价值。     

回转曲面测量技术

针对回转体曲面，提出了一种利用三坐标测量机和回转工件台，在工件连续转动过程中，让测头沿母线运动，在圆柱坐标系中进行测量的方法．该方法具有测头的运动简单、安全、可靠性高、效率高等优点．论述了其工作原理、圆柱坐标的提取以及一些关键技术，包括测头系统的作用半径标定、转台回转轴线位置确定、被测零件的自动定心技术等．研制了由三坐标测量机、回转工件台、测头回转体和非接触激光三角法测头组成的实验系统，对易碎石膏零件进行测量，精度可以达到0．02mm．     

三维纳米接触式测头结构设计与优化

采用螺旋片簧弹性支承和压阻元件作为测量三维测力敏感元件的新型接触式三维纳米测头,进行了纳米测头的结构设计,建立了测头系统的三维模型。为了提高测头的触测灵敏度,采用正交试验法设计实验方案,应用ANSYS仿真软件进行静力学和动力学仿真分析,对纳米测头的结构进行优化设计,确定测头的最优尺寸、弹性体支承结构的最优结构,并分析其静、动态特性。分析结果表明,所研制的三维纳米测头横向测量灵敏度达到13.99με/m N,Z向测量灵敏度达到5.90με/m N。测头各阶固有频率最低为1291.6 Hz,不易发生共振。测头响应和稳定时间不超过0.1 ms,具有很好的实时性和稳定性,可以用于纳米三坐标测量机的测量触发。     

基于微力测量的微纳米测头系统设计及优化

针对国内外研制的微纳米测头测量时无法实时测量测力的大小和方向,无法实时修正不同方向和大小的测力、不同长度测杆受力变形等引起的测量误差的缺点,研制了一种基于六维微力测量原理的自修正微纳米测头系统,可以实时测量测力的大小和方向,进而获得测头位移和变形量的大小和方向,计算出由于测球测杆受力变形引起的测量误差,通过误差修正模型进行实时自修正,提高测头的测量精度。为了实现测头级的测量灵敏度,应用ANSYS软件和正交试验方法进行结构优化设计,确定测头的基本几何尺寸和测头弹性体上测量不同方向测力的最佳测量区域,为后续的测头加工提供理论基础。最终的分析结果证明了测头x和y方向的测量灵敏度可以达到25.5μεz,方向的测量灵敏度可以达到11.7με。     

三座标测量机测头的误差分析

从工作原理、结构特点上对影响三座标测量机糟度的测头误差进行分析，说明了它们产生的原因，对测量结果的影响及减少它们的可能方法，指出了引起触头中心点座标误差的主要参数为测头的各向重复精度。对不同类型测头的精度和适用场合也作了介绍。