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测头是三坐标测量机的重要部分,随着科技的发展,特别是三坐标测量机应用的范围越来越广,测头的发展也越来越迅速。本文在国家自然科学基金专项资助项目“基于免形状测量原理的复杂形状测量仪”(项目编号:50627501)的支持下,研制一种分辨力高,测量力小,测端直径小的三维触发式测头。
本课题主要从测头的结构及传感系统展开研究。测头结构上采用悬丝和三分叉支架组成的柔性支撑结构。这种结构具有阻力小,质量轻的优点,能有效的减小测量力,也有利于采用直径较小的测针。测头传感系统采用光纤布拉格光栅FBG作为传感元件。FBG作为传感器具有灵敏度高,抗干扰能力强的优点,能有效的提高测头系统的分辨力。在支架三分叉的端部和支架顶部的支撑圈之间安装FBG传感器,当测杆偏摆时,通过测杆、支架和悬丝组成的柔性支撑系统把测杆的偏摆传递到FBG上,通过匹配光栅的解调方式,得出测头触发信号。
本文对测头的关键参数进行标定,结果为:测头结构复位性精度小于20nm,测头传感系统重复性为0.2mV,测头分辨力最高达50nm,测力小于5mN,这与拟定的参数吻合。