基于差動象散離焦檢測的納米分辨力瞄準與測量傳感器.pdf

1、掃描式傳感器具有精度高、可同時實現(xiàn)瞄準與測量等突出優(yōu)點,是坐標測量機、測長機、孔徑測量儀等精密儀器與裝備的核心部件。DVD激光頭因具有分辨力高、成本低、集成度高等優(yōu)點,采用DVD激光頭作為檢測元件、集成傳感器是目前的研究熱點?，F(xiàn)有技術方案存在的主要問題是:(1)測量分辨力與測頭橫向尺寸存在矛盾;(2)DVD激光頭作為角位移傳感器,產(chǎn)生輸出耦合;(3)環(huán)境變化引起的共模干擾難以消除。
　　本課題“基于差動象散離焦檢測的納米分辨力瞄準

2、與測量傳感器”針對上述問題,探索出一種兼顧納米分辨力、大長徑比和低成本的瞄準與測量傳感器。主要完成工作如下:
　　提出一種象散離焦檢測單元在空間正交、差動布置的三維位移檢測方案。作用在測球上的測量力會引起懸掛機構的彈性形變,懸掛結構將測球的位移以高位移傳遞率傳遞到反射鏡,以DVD激光頭作為基本位移檢測元件,在空間正交差動布置象散離焦檢測單元對反射鏡的位移進行高精度檢測。本方案可有效解決現(xiàn)有方案中測量分辨力與測頭橫向尺寸的矛盾,并可

3、有效抑制由環(huán)境溫度變化引起的共模干擾。
　　分析了現(xiàn)有懸掛機構剛度模型存在的問題,指出現(xiàn)有模型將彈性膜片簡化為端面僅受位移自由度約束而不受角自由度約束的簡支梁模型,導致剛度計算結果小于真實值。本論文建立了引入彈性膜片角自由度約束的懸掛機構剛度模型。有限元仿真驗證表明,本模型計算結果與仿真結果偏差小于6％。同時,分析了懸掛機構各結構尺寸對其固有頻率的影響,根據(jù)分析結果對懸掛機構進行了優(yōu)化設計。
　　設計并制作了差動象散離焦檢測