一种基于DVD读取头的非接触触发探头-计量学报.PDF

第３５卷　第１期 计　　　 量　　　学　　　报 　 Ｖｏｌ．３５，№ １ ２０１４年　１月 ＡＣＴＡ　ＭＥＴＲＯＬＯＧＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ 　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１１５８．２０１４．０１．０７ 一种基于ＤＶＤ读取头的非接触触发探头 高　伟，　陈晓怀，　李瑞君，　程真英 （合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 ２３０００９） 摘要：提出了一种基于ＤＶＤ读取头原理的非接触光学聚焦探头，该探头由商用ＤＶＤ读取头改装而成，已经 完成其设计与制作。实验结果表明探头分辨率优于２ｎｍ，测量重复性可达２０ｎｍ，目前已应用于纳米三坐标测 量机上。 关键词：计量学；ＤＶＤ光学读取头；非接触探头；纳米三坐标测量机 中图分类号：ＴＢ９２　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１０００１１５８（２０１４）０１００３００４ ＡＮｏｎｃｏｎｔａｃｔＴｒｉｇｇｅｒＰｒｏｂｅＢａｓｅｄｏｎＤＶＤＰｉｃｋｕｐＨｅａｄ ＧＡＯＷｅｉ，　ＣＨＥＮＸｉａｏｈｕａｉ，　ＬＩＲｕｉｊｕｎ，　ＣＨＥＮＧＺｈｅｎｙｉｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｔｒｉｇｇｅｒｐｒｏｂｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌＤＶＤｐｉｃｋｕｐｈｅａｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｆｏｃｕｓｓｅｎｓｏｒａｎｄ ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｏｆｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｔｒｉｇｇｅｒ ｐｒｏｂｅｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎ２ｎｍａｎｄｔｈｅｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙｒｅａｃｈｅｓ２０ｎｍ．Ｔｈｅｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｔｒｉｇｇｅｒｐｒｏｂｅｃａｎｂｅｕｓｅｄｏｎａｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏ ＣＭＭ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ；ＤＶＤｏｐｔｉｃａｌｐｉｃｋｕｐｈｅａｄ；Ｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｐｒｏｂｅ；ＮａｎｏＣＭＭ １　引　言 ２　ＤＶＤ激光读取头聚焦原理 近年来微纳米三坐标测量机整机及其接触式探 ＤＶＤ激光头组件中的激光二极管为读取头提 头技术得到了快速发展，许多国家和地区的研究机 供稳定的测量用激光光源；光学组件包括穿透式光 构都公布了自行研制的三坐标触发探头，如德国联 栅、分光镜、１／４波片、聚焦物镜、光电传感器等。光 ［１，２］ 电传感器将光信号转换为电信号，由光电传感器输 邦物理技术研究院（ＰＴＢ） 、英国国家物理实验 ［３，４］ ［５，６］ 出的电压信号的强弱可以判断出入射光的光强 室（ＮＰＬ） 、荷兰 Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ大学 、台湾大 ［７］ ［８］ ［９］ 学 、合肥工业大学 等。 度 。所使用的ＤＶＤ激光头的内部传感器由４片 我们采用日立公司的ＤＶＤ读取头 ＨＯＰ１０００ 面积相同且光电形式相同的光电传感器所组成，称 作为研发对象，应用于纳米三坐标测量机非接触触 为四象限传感器（Ｑｕａｄｒａｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒ）。 发探头上，并对其运作机理以及测量原理进行了应 当光点打在检测器上时，光点落在各检测组件 用