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微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測(cè)量系統(tǒng)
表面形貌測(cè)量技術(shù)與評(píng)定理論一直是當(dāng)今表面計(jì)量學(xué)的前沿課題?；诟鞣N探測(cè)原理的表面形貌測(cè)量儀器存在著高精度和大量程的矛盾,研制一種高精度、大量程的表面形貌測(cè)量系統(tǒng)有著重大的意義和應(yīng)用前景。

微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測(cè)量系統(tǒng)
基于普通E+E位移傳感器與E+E位移傳感器兩者的性能特征,概述傳感技術(shù)在位移傳感方面上的優(yōu)勢(shì)。將E+E位移傳感器分為兩大類:本征型和非本征型,并詳細(xì)介紹各類E+E位移傳感器的原理、結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)。根據(jù)其原理進(jìn)一步探討位移傳感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。針對(duì)表面形貌的測(cè)量和評(píng)定理論,主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新如下:提出和研制了一種適合于工程表面形貌測(cè)量的大量程的微恒力E+E位移傳感器。該傳感器由電感和音圈電機(jī)構(gòu)成,傳感器使用電感作標(biāo)尺,而音圈電機(jī)作為控制測(cè)量力和擴(kuò)大量程的機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)論述了傳感器各個(gè)組成單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法,通過理論分析建立了傳感器測(cè)量力伺服控制機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,分析了測(cè)量力控制的穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定 性,設(shè)計(jì)了PID校正網(wǎng)絡(luò),并對(duì)傳感器的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了辨識(shí)、測(cè)試和數(shù)字仿真。提出了一種通過電感傳感器提升擴(kuò)大量程的算法。該算法已用于基于微恒力E+E位移傳感器的大量程表面形貌測(cè)量系統(tǒng),使該測(cè)量系統(tǒng)具有2mm的測(cè)量范圍和0.02μm 的精度。為適應(yīng)不同的測(cè)量速度和表面形貌變化的要求,系統(tǒng)有5個(gè)電感傳感器提升的預(yù)設(shè)閾值。音圈電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用16位D/A轉(zhuǎn)換器,使音圈電機(jī)的控制精度提高。系 統(tǒng)采用了新的光柵計(jì)數(shù)方法,利用光柵的多零位信號(hào),使信號(hào)不致丟失,計(jì)數(shù)更準(zhǔn)確可靠。分析了此測(cè)量系統(tǒng)存在的誤差以及各項(xiàng)誤差的影響,按照 ISO12179:2000標(biāo)準(zhǔn)的要求,對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的精度、測(cè)量范圍、使用性能等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。提出了一種基于網(wǎng)格和有限差分的二維Motif合并算法。分析了二維和三維Motif評(píng)定方法的發(fā)展現(xiàn)狀,探討了二維Motif合并試驗(yàn)解的*性和穩(wěn)定性,將Motif合并表示為事件,對(duì)一組給定的事件集,所有可能合并的Motif的事件集都可以在一個(gè)網(wǎng)格中列舉。

微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測(cè)量系統(tǒng)
采用基于有限差分的方法搜索Motif的峰和谷,進(jìn)而編制了二維Motif評(píng)定軟件,并將 Motif評(píng)定軟件和研制的大量程表面形貌測(cè)量系統(tǒng)融為一體,便于對(duì)測(cè)量I WP=4結(jié)果進(jìn)行Motif評(píng)定,并通過計(jì)算結(jié)果分析了Motif參數(shù)和傳統(tǒng)粗糙度參數(shù)之間的異同。對(duì)目前*的三維Motif的定義進(jìn)行了比較,并引入數(shù)字高程模型和等高線的圖論表示方法,對(duì)三維Motif的合并進(jìn)行了探討。