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微纳米三坐标测量机驱动与控制系统的研究（英文）被引量：1: 2013年; 本文主要介绍了纳米三坐标测量机的驱动系统。纳米三坐标测量机是一个十分复杂的系统,包括复杂的机械结构,精密的信号处理系统,灵敏的测头系统,精密的驱动系统以及其他的系统和模块。在本研究系统中,基于DVD读取头的新型的三维测量测头应用于三维测量以及定位。三个压电线性电机作为纳米三坐标测量机的驱动电机。机械机构的运动平台按照特殊的原理设计,可以最大化的消除阿贝误差。长度测量系统采用了激光回馈干涉仪。所提出的驱动与控制策略,可以实现长距离纳米级精度的快速精密驱动以及定位。X、Y、Z三个方向上的行程为50mm×50mm×50mm。目前,本系统可以实现对不定距离的单方向的快速稳定的逼近,并有效防止过冲。在一维内,不同位置点的定位波动可以被控制在±4nm左右。经过目前的测试,本系统适用于纳米三坐标测量机的驱动与控制任务。; 黄强先宫二敏韩彬张维富徐从裕; 关键词：纳米三坐标测量机压电直线电机反馈控制

微纳米三坐标测量机测头的研究进展被引量：15: 2013年; 根据微纳米三维测量的发展和研究现状,首先归纳了三维微纳米测头的技术要求并进行分类,然后对国内外微纳米CMM测头的研究进展进行了介绍和比较,指出了各种类型测头需要解决的问题。针对这些测头的局限性,探讨了正在研究的新型三维谐振触发方法和触发测头。最后对微纳米三坐标测头的研究与开发趋势进行了总结和展望。; 黄强先余惠娟黄帅钱剑钊; 关键词：测头

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

基于PVDF扫描测头的电路系统构建及性能测试: 2012年; 一种采用PVDF薄膜和压电传感器结合钨探针构成的新型扫描测头可以对柔软易损坏及具有大台阶特征的表面实现高精度非破坏性测量。基于该新型测头构建了硬件电路系统,并通过相关试验测试了系统特性。试验结果证明:该扫描测头在垂直方向上可实现亚纳米级的分辨率。; 魏晋鹏李志渤黄强先; 关键词：PVDF薄膜扫描探针显微镜

基于聚偏氟乙烯的扫描探针显微镜系统: 2012年; 采用聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜和压电陶瓷(PZT),并结合由电化学研磨得到的钨探针,研制了一种具有对称结构的新型轻敲模式扫描测头。在该测头中,PVDF压电薄膜作为振动梁,其下方中间位置固定有钨探针,在PZT的驱动下,PVDF和探针处于谐振振动状态,同时,PVDF作为微力传感器检测探针顶端原子与试样表面原子间的作用力。所构建测头结合三维纳米定位台、控制程序等构成了新型扫描探针显微镜系统。介绍了测头的构成、工作原理、特性以及SPM系统的整体结构、测量原理、三维工作台的定位控制、信号处理过程和整系统特性测试,并以一维标准光栅为试样进行三维图像扫描,证明了该新型扫描探针显微镜系统的可行性和有效性。; 魏晋鹏黄强先张昔峰盛秀丽; 关键词：定位控制扫描探针显微镜

基于PVDF的三维纳米谐振触发测头及定位系统被引量：4: 2015年; 微纳米三坐标测量机(Coordinate measuring machining,CMM)是目前微纳米三维测量领域的一个研究热点,针对微纳米CMM中三维纳米测头的研究瓶颈,提出一种与现有机械接触式测头和光学非接触式测头工作原理完全不同的、可达到纳米/亚纳米量级触发分辨力的新型谐振测头。利用聚偏氟乙烯(Poly vinylidene fluoride,PVDF)薄膜的压电特性和其谐振参数对微小作用力的高敏感性,PVDF薄膜与一体式光纤微测杆测球相结合构建成了基于PVDF薄膜的三维纳米谐振触发测头。该测头在z向以轻敲模式接触,在x、y向以摩擦模式接触。经过试验验证,由该测头与三维纳米定位平台、数据处理及反馈控制系统相结合构建成的三维谐振纳米触发定位系统在x、y、z三个方向的触发分辨力都达到了亚纳米量级,分别为0.12 nm、0.10 nm、0.12 nm;三维重复性误差分别为26 nm、36 nm、10 nm。试验结果证实了新型三维谐振测头及其系统的有效性。; 李志渤黄强先史科迪韩彬余惠娟

基于VC++的SPM系统中PVDF振动梁谐振频率扫描: 2011年; 为了快速、准确地得到扫描探针显微镜系统(SPM)中PVDF薄膜振动梁的谐振频率,基于VC++环境,提出了一种以TFG2006G型DDS函数信号发生器为被控源的自动完成频率扫描的方法。首先,根据PVDF薄膜的压电效应介绍了其在SPM系统中的工作特性。其次,以信号发生器为被控激励源给出了扫频程序的功能及实现模式。最后,给出频率扫描实验结果。实验表明这种方法达到了快速、准确扫频的目的。; 盛秀丽黄强先石楠余惠娟魏晋鹏; 关键词：VC++

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