单轴法线跟踪传感的关键技术研究
发布时间：2022-10-15 14:34
随着科技的进步和现代装备的需求,精密加工正成为高端制造领域的发展趋势。为了检验精密零件的加工精度,需要对其精密测量。面型元件是常见的精密零件。由于其曲面复杂、表面光滑,因此很难检测。本文提出一种单轴法线跟踪式测量系统。单轴法线跟踪式测量系统以差动共焦理论为基础,结合准直系统以及伺服驱动系统来实现测量部分随待测表面倾斜角度变化从而实现对大曲率表面的测量。准直部分和伺服驱动与轴向测量系统的结合解决了传统意义上的差动共焦系统在待测面倾斜角度过大的情况下测量效果不理想的问题。本文研究任务是深入分析单轴法线跟踪测量理论,完成该测量系统光路搭建并达到预期的分辨力。本文建立了高斯光束作为光源下差动共焦系统的理论模型,尽管在高斯光束下的差动共焦理论模型与点光源不同,但是从模型证明共焦理论依然成立,因此可以据此建立单轴法线跟踪式测量系统的探针部分。对单轴法线跟踪式测量系统的伺服驱动部分进行含误差项的理论建模,证明单轴法线跟踪式测量系统的整体可实现性。在此基础上对影响系统分辨力的针孔参数进行理论分析,研究了在测量光路灵敏度最大时针孔的最佳尺寸和最佳偏移距离。对倾斜状态时高斯光束对整个差动共焦系统的影响进行...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.2 表面形貌测量研究现状
1.2.1 接触式测量
1.2.2 非接触测量
1.3 探针型非接触轮廓测量方法
1.4 课题来源及主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 单轴法线跟踪式测量系统建模和特性分析
2.1 单轴法线跟踪式测量系统的工作原理
2.2 测量部分系统介绍
2.2.1 高斯光束理论简介
2.2.2 测量光轴与待测面垂直情况下的测量系统建模
2.3 机械控制系统介绍
2.3.1 准直部分
2.3.2 电机控制部分
2.4 本章小结
第3章 单轴法线跟踪式测量系统参数及定位算法研究
3.1 单轴法线跟踪式测量系统针孔参数选择
3.1.1 单轴法线跟踪式测量系统针孔偏移最佳化距离
3.1.2 单轴法线跟踪式测量系统针孔最佳尺寸
3.2 倾斜状况时高斯光束对测量结果的影响分析
3.2.1 倾斜产生原因分析
3.2.2 待测面倾斜状态下高斯光束对测量结果的误差分析
3.3 过零触发算法研究
3.4 本章小结
第4章 单轴法线跟踪式测量系统测头整体设计及实验
4.1 单轴法线跟踪式测量系统设计及实现
4.1.1 系统非光学部分整体设计
4.1.2 系统光学部分整体设计
4.2 实验结果与分析
4.2.1 测头分辨力实验步骤及数据
4.2.2 实验结果分析
4.3 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光扫描共聚焦显微镜技术检测脑脊液单核细胞早期分泌抗原靶-6在结核性脑膜炎早期诊断中的应用[J]. 李美杰,邹月丽,何俊瑛. 中国现代神经疾病杂志. 2016(08)
[2]非接触测量技术发展研究综述[J]. 罗胜彬,宋春华,韦兴平,李航. 机床与液压. 2013(23)
[3]离轴二次非球面反射镜无像差点法检测的误差分离技术[J]. 陈钦芳,李英才,马臻,李旭阳,梁士通. 光学学报. 2011(02)
[4]光学法表面形貌测量技术[J]. 刘卿卿,李海燕,浦昭邦. 光电技术应用. 2008(02)
[5]Mirau相移干涉法测量微透镜阵列面形[J]. 焦国华,李育林,胡宝文. 光子学报. 2007(10)
[6]二元光学在光学观测轰炸瞄准中的应用研究[J]. 刘泽乾,陶忠祥,于前洋. 光学技术. 2006(05)
[7]检测微表面形貌的Mirau相移干涉轮廓仪[J]. 张红霞,张以谟,井文才,周革,李岩. 天津大学学报. 2005(05)
[8]二元光学透镜在资源卫星中的应用[J]. 刘玉凤,李林. 光学技术. 2004(05)
[9]光学非接触三维形貌测量技术新进展[J]. 陈晓荣,蔡萍,施文康. 光学精密工程. 2002(05)
[10]差动共焦式纳米级光聚焦探测系统的研究[J]. 王富生,谭久彬. 光学技术. 2001(03)
博士论文
[1]空间大口径非球面干涉补偿检验误差分析与精度标定[D]. 朱德燕.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]大口径非球面表面形状测量关键技术研究[D]. 侯茂盛.北京理工大学 2015
[3]超高精度非球面面形检测技术研究[D]. 高松涛.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[4]非球面非零位环形子孔径拼接干涉检测技术与系统研究[D]. 田超.浙江大学 2013
[5]高斯光束整形技术研究[D]. 高瑀含.长春理工大学 2012
[6]基于数字莫尔条纹的非球面检测技术研究[D]. 满玉春.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[7]同步移相干涉共焦显微成像技术研究[D]. 赵晨光.哈尔滨工业大学 2011
[8]超分辨移相共焦和复色差动共焦扫描显微技术及理论[D]. 刘俭.哈尔滨工业大学 2009
[9]光纤共焦扫描显微成像技术的研究[D]. 戚永军.南京理工大学 2002
硕士论文
[1]计算全息法检测圆柱面研究[D]. 王玮.苏州大学 2014
[2]差动共焦显微成像理论及畸变校正方法研究[D]. 王睿.哈尔滨工业大学 2013
[3]曲面接触式测量测头预行程误差的研究[D]. 赵宇.重庆理工大学 2013
[4]三坐标测量机精度检测及动态误差分析研究[D]. 王昀希.西安电子科技大学 2007
本文编号：3691482
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.2 表面形貌测量研究现状
1.2.1 接触式测量
1.2.2 非接触测量
1.3 探针型非接触轮廓测量方法
1.4 课题来源及主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 单轴法线跟踪式测量系统建模和特性分析
2.1 单轴法线跟踪式测量系统的工作原理
2.2 测量部分系统介绍
2.2.1 高斯光束理论简介
2.2.2 测量光轴与待测面垂直情况下的测量系统建模
2.3 机械控制系统介绍
2.3.1 准直部分
2.3.2 电机控制部分
2.4 本章小结
第3章 单轴法线跟踪式测量系统参数及定位算法研究
3.1 单轴法线跟踪式测量系统针孔参数选择
3.1.1 单轴法线跟踪式测量系统针孔偏移最佳化距离
3.1.2 单轴法线跟踪式测量系统针孔最佳尺寸
3.2 倾斜状况时高斯光束对测量结果的影响分析
3.2.1 倾斜产生原因分析
3.2.2 待测面倾斜状态下高斯光束对测量结果的误差分析
3.3 过零触发算法研究
3.4 本章小结
第4章 单轴法线跟踪式测量系统测头整体设计及实验
4.1 单轴法线跟踪式测量系统设计及实现
4.1.1 系统非光学部分整体设计
4.1.2 系统光学部分整体设计
4.2 实验结果与分析
4.2.1 测头分辨力实验步骤及数据
4.2.2 实验结果分析
4.3 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光扫描共聚焦显微镜技术检测脑脊液单核细胞早期分泌抗原靶-6在结核性脑膜炎早期诊断中的应用[J]. 李美杰,邹月丽,何俊瑛. 中国现代神经疾病杂志. 2016(08)
[2]非接触测量技术发展研究综述[J]. 罗胜彬,宋春华,韦兴平,李航. 机床与液压. 2013(23)
[3]离轴二次非球面反射镜无像差点法检测的误差分离技术[J]. 陈钦芳,李英才,马臻,李旭阳,梁士通. 光学学报. 2011(02)
[4]光学法表面形貌测量技术[J]. 刘卿卿,李海燕,浦昭邦. 光电技术应用. 2008(02)
[5]Mirau相移干涉法测量微透镜阵列面形[J]. 焦国华,李育林,胡宝文. 光子学报. 2007(10)
[6]二元光学在光学观测轰炸瞄准中的应用研究[J]. 刘泽乾,陶忠祥,于前洋. 光学技术. 2006(05)
[7]检测微表面形貌的Mirau相移干涉轮廓仪[J]. 张红霞,张以谟,井文才,周革,李岩. 天津大学学报. 2005(05)
[8]二元光学透镜在资源卫星中的应用[J]. 刘玉凤,李林. 光学技术. 2004(05)
[9]光学非接触三维形貌测量技术新进展[J]. 陈晓荣,蔡萍,施文康. 光学精密工程. 2002(05)
[10]差动共焦式纳米级光聚焦探测系统的研究[J]. 王富生,谭久彬. 光学技术. 2001(03)
博士论文
[1]空间大口径非球面干涉补偿检验误差分析与精度标定[D]. 朱德燕.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]大口径非球面表面形状测量关键技术研究[D]. 侯茂盛.北京理工大学 2015
[3]超高精度非球面面形检测技术研究[D]. 高松涛.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[4]非球面非零位环形子孔径拼接干涉检测技术与系统研究[D]. 田超.浙江大学 2013
[5]高斯光束整形技术研究[D]. 高瑀含.长春理工大学 2012
[6]基于数字莫尔条纹的非球面检测技术研究[D]. 满玉春.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[7]同步移相干涉共焦显微成像技术研究[D]. 赵晨光.哈尔滨工业大学 2011
[8]超分辨移相共焦和复色差动共焦扫描显微技术及理论[D]. 刘俭.哈尔滨工业大学 2009
[9]光纤共焦扫描显微成像技术的研究[D]. 戚永军.南京理工大学 2002
硕士论文
[1]计算全息法检测圆柱面研究[D]. 王玮.苏州大学 2014
[2]差动共焦显微成像理论及畸变校正方法研究[D]. 王睿.哈尔滨工业大学 2013
[3]曲面接触式测量测头预行程误差的研究[D]. 赵宇.重庆理工大学 2013
[4]三坐标测量机精度检测及动态误差分析研究[D]. 王昀希.西安电子科技大学 2007
本文编号：3691482
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