简易轮廓测量装置的设计.doc

简易轮廓测量装置的设计 学生姓名： 指导教师： 目录 摘要······················································Ⅰ Abstract··················································Ⅱ 目录······················································Ⅲ 表 列·····················································Ⅳ 图例······················································Ⅴ 绪论···············································1 1.1引言···············································1 1.2轮廓测量仪在国内外的发展···························1 1.3轮廓测量装置的分类和构造··························· 1.4课题的背景及研究的目的和意义······················· 1.5本课题研究的内容··································· 简易轮廓测量装置设计总体方案 2.1原则制定及规划 2.1.1方案的制定原则 第一章 绪论 1.1引言 轮廓测量仪是测量各种机械零件素线形状和截面轮廓形状的精密设备。当今信息技术已经成为推动科学技术和国民经济高速发展的关键技术。著名科学家钱学森先生曾指出：“信息技术包括测量技术、计算机技术和通讯技术。测量技术是关键和基础。”采用适度先进的信息化数字测量技术和产品来迅速提升装备制造业水平，是当前一个重要的发展方向。 为解决上述问题，本文对接触式非球面轮廓测量仪进行了较为全面的误差分析，以确定上述因素会造成什么样的测量误差；在此基础上，在X轴和Y轴方向采用极坐标形式，避免了单独测量X轴和Y轴的时安装的垂直度影响的误差。 1.2 轮廓测量装置在国内外的发展研究现状 它是以 1968 年美国J.B.P.Williamson 首次推出三维表面触针式轮廓仪[1][2]。近二十年来，随着微电子技术、计算机技术、光学技术、传感器技术、信号分析和处理技术的飞速发展，基于各种原理的测量仪器纷纷面世，其测量范围小至亚纳米，大到毫米级，这主要表现在以下几个方面[3]：（1）传统的触针式仪器朝着高分辨率、大量程方向发展；（2）非接触式光学测量方法得到迅速发展，光学探针仪器、相移式扫描干涉显微镜、光外差干涉测量仪等相继出现；（3）扫描隧道显微镜、原子力显微镜的出现和发展使表面检测突破了传统的局限，实现了原子级尺度的检测。根据测量原理的不同，表面测量技术基本上可以划分为以下三类：接触式测量方法，光学测量方法和非光学式扫描显微镜测量方法。 根据测量原理的不同，表面测量技术基本上可以划分为以下三类：接触式测量方法，光学测量方法和非接触式测量。 随着现代科学技术的飞速发展和对测量方法的深入研究，在机电行业中人们对三维坐标测量技术的要求也越来越高。物体的三维轮廓以及形位测量已被广泛应用于机械制造、航海、航空航天、反求工程等领域。目前物体三维轮廓测量的主要方法有导轨式三坐标机的高精度接触测量、激光点扫描和激光线扫描式三坐标轮廓测量、激光散斑物体轮廓高精度显微全场测量。在这些诸多的测量方法中，激光散斑物体轮廓测量法测量精度最高，属非接触和全场测量，测量速度高，但其测量范围小。此外，三坐标机的测量精度高，已被广泛采用。但它只能进行接触测量，并且测量速度很慢。目前，三坐标机主要有两种:导轨式三坐标测量机和无导轨式三坐标仪，无导轨式三坐标测量仪在国内尚无同类产品问世。三坐标测量机的多功能测量台是一种高精度测量台。可同时装夹两只测量表或传感器对工件进行多参数测量。三坐标测量机广泛的应用于机械零件加工，模具制造等个方面。 目前，我国的光学非接触表面轮廓测量技术的主要优点是在垂直方向上有0.01 纳米级分辨率，能用于测量非常精细的表面，如光学镜面、激光陀螺镜、金刚石车削镜面、软磁盘面、磁头等反射率大于1%的表面，然而它们的垂直测量范围受入射光波的限制，一般为几个微米。相移干涉仪的横向分辨率和扫描范围取决于所用物镜的放大倍率和CCD 面列阵的像素间隔。差分干涉仪和外差干涉仪采用机械装置驱动扫描，其扫描范围较大，可以达到与触针量仪相当的范围，采用干涉法时必须考虑两个问题： [1]、在测量