国家自然科学基金(51175141)
- 作品数：11 被引量：40H指数：4
- 相关作者：黄强先李瑞君李志渤袁钰韩彬更多>>
- 相关机构：合肥工业大学台湾大学安徽建筑大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划安徽省高校省级自然科学研究项目更多>>
- 相关领域：机械工程一般工业技术自动化与计算机技术金属学及工艺更多>>
- 接触触发式探头结构优化设计被引量：2
- 2016年
- 设计了一种适用于微纳米三坐标测量机的高灵敏度接触触发式探头。介绍了该探头的结构和原理，建立了探头的灵敏度模型和刚度模型，依据三维方向等灵敏度和等刚度的原则，利用最优化方法得出了探头结构参数的最优解。对探头的刚度进行了仿真验证；分别对探头的刚度、分辨率以及稳定性进行了实验测试。实验结果表明：该探头在三维方向上的刚度均小于1mN／μm，且近似相等；分辨率高于50nm；当环境温度的波动范围小于±0．025℃时，探头在1．3h内的漂移量为20nm。
- 向萌李瑞君李心愿范光照
- 关键词：计量学三坐标测量机参数优化
- 基于高阶谐振悬臂的轻敲式原子力显微镜测量特性被引量：2
- 2016年
- 轻敲式原子力显微镜的悬臂为无限自由度系统,具有多阶谐振模态.为了提高动态原子力显微镜的测量特性,采用激励硅悬臂工作于高阶谐振模态的方法.相较于基础模态,高阶谐振悬臂的振动频率和品质因数有所提高,结合振型的不同以及光杠杆检测法的特性,从理论上对高阶谐振模态下动态原子力显微镜的测量特性进行了分析.构建了基于高阶谐振的动态原子力显微镜系统,围绕其主要测量特性,如表面探测垂直分辨力、时间扫描速度以及阻尼特性进行了研究和测试,理论分析和实验结果均表明,相较于一阶谐振模态,二阶谐振模态下的动态原子力显微镜系统的测量特性得到了提高:二阶谐振悬臂扫描速度约为一阶谐振悬臂的3.3倍;二阶谐振悬臂的探测垂直分辨力可达到0.5 nm,远远优于一阶悬臂的0.9 nm;并且二阶谐振悬臂的品质因数远高于一阶谐振状态,降低了大气阻尼对悬臂系统的影响.
- 赵阳黄强先张蕤
- 关键词：阻尼系数原子力显微镜
- 基于视觉引导的3D纳米测头被引量：4
- 2015年
- 针对现有微纳米CMM机(Micro-Nano Coordinate Measuring Machine,微纳米CMM)测量逼近效率低的问题,设计了一种基于视觉引导的3D纳米测头。该测头以石英音叉结合一体式光纤微测杆测球作为微力触发定位传感器,以3个空间布置的微型USB高倍摄像机对工作台做视觉引导。将测球置于3个摄像机焦平面后约100μm处,通过高斯滤波、清晰度评价、极点搜索,对图像进行实时处理,判断试样是否接近测球,实现三维工作台的高低速引导控制。实验结果表明:该测头可以实现大行程、高精度微纳米CMM的自动高速逼近、低速触发定位测量,通用性好、集成度高,测量效率高。
- 黄强先史科迪陈晨
- 关键词：视觉引导清晰度评价高斯滤波
- 石英音叉三维谐振触发定位系统被引量：1
- 2013年
- 为实现对微器件等三维测量时在三维方向上任意单点的高精度触发定位,提出一种新型三维谐振触发定位系统。以石英音叉作为微力传感器,与一体式光纤微测杆测球相结合,利用其谐振参数(谐振振幅、谐振频率/谐振相位)对微力的高敏感性构建三维谐振触发测头。将该测头与三维纳米定位台、反馈控制模块、信号处理电路结合,分别构成完整的振幅反馈和相位反馈三维谐振触发定位系统。工作时驱动石英音叉测头处于谐振状态,检测顶端测球与试样表面接触微力引起的振幅变化或频率变化。测头顶端测球与试样表面在Z向以轻敲模式接触,在X、Y向以摩擦模式接触。实验结果显示:系统在X、Y、Z 3个方向的触发分辨力分别达到0.17 nm、0.20 nm、0.18 nm;三维重复性误差分别达到37.0 nm、70.6 nm、41.0 nm。实验结果验证了提出的三维谐振触发定位系统纳米量级精确定位的可行性和有效性。
- 余惠娟黄强先李志渤史科迪程真英
- 关键词：石英音叉谐振特性纳米
- 音叉光纤一体式三维谐振测头优化研究
- 2019年
- 音叉光纤一体式三维谐振测头是一种应用于微纳米三坐标测量机的新型测头,由石音音叉与光纤测杆测球组成。为了保持测头的振动稳定性与测量准确性,测杆的长度被限制在1 mm以内,导致其测量较大深宽比微结构的能力受限。为了在保障测头测量性能的同时,进一步提高测头的测量能力,对测头进行了优化改良,并进行了性能测试实验。
- 丁鹏翔章文陈丽娟程真英黄强先
- 关键词：石英音叉
- 跨尺度二维工作台系统研制被引量：1
- 2015年
- 为实现大行程、纳米分辨力的定位目标,研制了跨尺度二维工作台系统。采用大行程宏动台和六自由度微动台组合的方式,搭建了宏/微双驱动高精度二维工作台系统。该系统利用机器视觉技术,采用图像处理方法确定系统中各个零件的位置和方向,宏动台高速移动实现粗定位,通过微动台与宏动台的循环配合工作,最终实现二维工作台系统的纳米级定位精度。实验结果表明,200mm×200mm二维工作台的定位精度在0.6μm左右,该工作台系统具备了大行程、定位时间快、智能化等优点。
- 袁钰卞亚魁陈晨
- 关键词：机器视觉
- 微纳米三坐标测量机的高精度恒温箱研制被引量：5
- 2015年
- 针对恒温室控制精度低和分离式恒温箱因振动而无法满足微纳米三坐标测量机需要的问题，研制了一套自然对流式高精度恒温箱。用定制尺寸的中空亚克力板和轻便型超低导热系数真空绝热板制成绝热箱体。以仪器测量点温度作为温度控制反馈值，均匀位于恒温箱顶部的9个半导体制冷片对其周围空气进行制冷，箱内冷空气均匀向下流动，与向上流动的热空气进行热交换。采用Lab VIEW与MATLAB混合编写高精度温控程序。实验结果表明：设定值为20℃时的稳态误差为0．0032℃，稳态时温度波动小于0．03℃，优于一级恒温室。新型恒温箱具有成本低、能耗小和无振动干扰等优点。
- 冯建李瑞君何亚雄范光照
- 关键词：计量学恒温箱真空绝热板自然对流
- 基于DVD光学头的二维微小角度测量研究被引量：4
- 2015年
- 为了实现精密平台二维角度的在线检测,提出了一种基于DVD光学头的二维微小角度测量的方法。利用DVD光学头进行角度测量,是基于激光自准直原理,以四象限光电探测器作为检测元件,以固定在被测物上的反射镜作为被测元件进行测量的一种角度测量方法。搭建了基于英国RPI精密转台的实验系统,对测量方法进行了实验测试。结果表明:基于DVD光学读取头设计的二维角度测量装置测量范围为±110″,平均分辨率达到0.2″。该测量方法稳定、可行,且测量装置具有结构紧凑、成本低等特点。
- 韩彬黄强先伍婷婷李瑞君陈丽娟
- 关键词：光学头
- 具有角度修正功能的大行程二维纳米工作台被引量：11
- 2013年
- 基于宏微组合驱动方式,提出一种具有角度修正功能的大行程二维纳米工作台设计方案来减小精密测量系统中由于工作台定位及角度误差引入的测量误差。首先,从原理上对设计方案进行了论证。该方案中宏动工作台和微动工作台共用位置反馈系统构成闭环控制,并基于压电陶瓷致动器及柔性铰链设计的六自由度微动工作台对宏动工作台进行直线定位误差及角度误差的综合补偿。然后,基于设计方案设计了宏动工作台及微动工作台的结构。最后,对安装调试后的宏微工作台系统进行了直线组合定位测试及角度误差修正测试。实验结果表明,该工作台系统的宏动行程达到了200mm×200mm;在闭环控制下,通过六自由度微动工作台的补偿作用可使各角度偏差由上百秒降至10″以内,由此工作台系统在全行程内的直线定位误差可由3μm降至25nm以内。实验结果验证了提出的组合定位系统的有效性。
- 张昔峰黄强先袁钰黄帅
- 接触测量中的微探球力变形研究被引量：6
- 2014年
- 随着微纳米测量系统中测头微探球尺寸的不断减小和测量不确定度要求的不断提高,测力所引起的力变形误差对测量系统不确定度有着不可忽略的影响。根据Hertz理论,构建了微探球与工件接触时的接触模型、微探球与试样力变形模型,给出了最大允许测力估计方法和力变形计算方法。以现有的3种微纳米三坐标测量机微探球为参考,分别估计了允许最大测力及引起的力变形。结果表明,对于纳米量级测量不确定要求,接触式测量中微探球的受力变形误差是不可忽略的。
- 李志渤黄强先赵剑尤焕杰程真英
- 关键词：力变形
