新型式三叉式微感测探头于微型三次元量测机之量测行为探讨.PDF

新型式三叉式微感測探頭於微型 三次元量測機之量測行為探討 Developing a new type electronic-trigger signal probing head for micro-CMM 研究生 :謝明翰 指導教授 : 朱志良 教授 日期 : 105年5月11日 1 一、摘要 目錄 二、前言 三、文獻回顧 四、實驗設備 五、基本原理 六、自行組裝之量測機特性與精度評估 七、微三叉式感測探頭與檢測電路之改善 八、結論 2 一、摘要 1. 本研究主要開發結構簡單且成本低之微感測系統 ， 此新型之三叉式機械式電觸發感測系統 ，包含支撐 線 、感測線和微細球狀探 針。 2. 在軸同點反覆感測實驗中反覆Z 50次量測 ，其標準差 約0.09μm左右 ，而微三叉式感測探頭架裝於量測機 台上 ，其量測標準偏差約0.19μm以內。 3.由此實驗結果得知本研究所提之機械式電觸發感測 系統其重複性可達微米之需求，而且探頭製作價格 低廉 。 3 二、前言 1. 主要目標將組裝價格低廉之微三次元量測機之探 頭，且該感測探頭可用於量測微細零組件之外貌 輪廓。 2.研究 將探頭上組裝探球直徑為150μm之微細球狀 探針，並對探頭進行同點反覆量測及透過塊規的 堆疊進行誤差測試等實驗。 3. 經過以上實驗驗證後，微三叉式感測探頭將再組 裝更小之微細球狀探針其直徑約為80μm左右。 4 三、文獻回顧 1970年，由Ranishaw Elctrical Ltd發展 接觸式觸發探 頭，大幅改善探頭的重複精度及準確性，目前利用此觸 發式探頭進行工件量測已成為工業界檢測的標準。 圖 1 Ranishaw接觸式觸發探頭 5 四、實驗設備 4.1微三次元量測機架構圖 透過運動卡控制XYZ三軸步進馬達 ，各軸平台上裝有 0.05 μm/pulse高解析之雷射尺做為位置訊號回饋 ，系統藉由多功 卡擷取感測探頭之瞬間變化之電壓值。 6 4.2微三次元量測機設備介紹 1.設備主要以 PC-Based及C++Bulider程式語言控制自行組裝之微 三次元量測機 。 2.由研華 Motion Control Card PCI-1240輸出U Pulse驅動馬達 ， 再接收Sony BL57-NE雷射尺 (Laserscale)做位置訊號回饋 。 3.量測時 ，經由研華Mulitfunction Card PCI-1710接收探頭觸 發訊號 。 4.驅動部分以 Orientalmotor PK543NAW的步進馬達搭配 DFC5107P 的驅動器 ，步級角設定為每步為0.0036度 。 5.搭載日本精工株式會社 (NSK)高精度移動平台 ，完成高