实验三、微小内尺度超精密测量

实验三微小内尺度超精密测量

一、实验目的

1.了解瞄准触发式测量原理；

2.掌握运用瞄准触发传感器测量微内尺度的方法；

3.了解微内尺度的应用范围。

二、实验工具

自制实验平台。如图1所示，实验装置有位置调整架、精密位移台、激光器，光纤、物镜、CCD、被测工件等。

三、实验原理

瞄准触发测量：传感器与被测件之间到达规定的相对位置时，传感器发出“已瞄准”的信号，此信号启动微小孔径测量机其他部分开始或结束工作的过程测量时通过找拐点的方法得到被测孔直径方向的一个端点，并在此点由侧头发出瞄准信号，激光干涉仪记录当前位置X1；侧头沿X轴移动到被测孔内直径方向的另一个端点，并在此点由侧头发出瞄准信号，激光干涉仪记录当前位置X2，则被D=X-X+d，其中d为测头的等效直径。

测孔的直径为21

四、实验步骤

1.在光纤一端制作微光珠；

2.调整激光器与显微物镜位置，使显微物镜出射点光源，调整与光纤

一端的相对位置，保证点光源进入光纤的光能量最多；

3.调整CCD相机、透镜及微光珠之间的相对位置，保证CCD像平面

上所成的微光珠的像位于CCD像平面中心，且成像最清晰；

4.将被测工件固定在精密位移台上，调整精密位移台，即调整被测工

件与传感器测头之间的相对位置，寻找被测工件上的微孔真的直径方向的一个端点，找到后沿反方向寻找另一个端点；

5.通过已知尺寸标定微光珠的直径；

6.对被测件进行测量；

7.计算被测件的尺寸值。

五、实验结果

1.设起始点坐标：（15.400，18.050）；

2.y向每次进给50微米，第一次寻找圆心位置：

（14.911，18.050）

（14.910，18.000）

（14.890，17.950）

（14.861，17.900）

（14.853，17.850）

（14.840，17.800）

（14.834，17.750）

（14.840，17.700）

根据以上数据确定圆心位于y向17.800至17.700之间；

3.y向每次进给20微米，第二次寻找圆心位置：

（14.840，17.720）

（14.838，17.740）

（14.835，17.760）

（14.840，17.780）

（14.845，17.800）

根据以上数据确定圆心位于y向17.740至17.780之间；

4.y向每次进给10微米，第三次寻找圆心位置：

（14.842，17.780）

（14.840，17.770）

（14.837，17.760）

（14.834，17.750）

（14.840，17.740）

根据以上数据认为圆心的y坐标为17.750，且小孔左侧位置x1坐标为14.834；

5.在此基础上直线移动至小孔右侧，测的x2坐标为1

6.154；

6.由公式D=x2-x1+d得：

D=16.154-14.834+0.21483=1.53483（小孔的标定值为1.53084）；

7.测量结果的相对误差为0.26%，不确定度由2xδ，1xδ，dδ共同影响。

六、不确定度评定

对微小孔径测量及示值误差测量结果不确定度，根据JJF1130-2005《几何量测量设备校准中的不确定度评定指南》中U

经过分析，主要有一下几方面引入测量不确定度：

1、测量设备

1）X轴导轨直线度

2）光轴与X轴的不平行性

2、测量方法

1）工件倾斜角度

2）Z向定位精度

3）Y轴导轨测试及图像分辨力

4）瞄准触发测量