微纳测量机测头弹性结构的参数设计

根据微纳米三坐标测量机对测头各项指标的要求,提出了4种测头弹性结构的设计方案。通过力学分析建立测头弹性结构三维刚度模型,应用有限元分析软件ANSYS分别对4种弹性结构的刚度进行仿真计算;然后,分析讨论了4种弹性结构的性能特点。综合考虑测量刚度、灵敏性及结构紧凑稳定等多种因素,选择十字型结构作为微纳米测量机测头的弹性结构,并对其进行了结构参数的优化和测头刚度各向同性设计。搭建了高精度三维微位移测试平台,对测头的测量范围、线性、位移误差进行了实验验证。仿真分析和实验结果表明,测头的弹性结构满足测量范围40μm×40μm×20μm、测量刚度小于0.5mN/μm及刚度各向同性的要求,整体测量误差小于100nm。

微纳米测量机测头结构的参数设计及分析

设计了一种高精度的接触扫描式测头，提出了4种测头弹性结构的设计方案。根据测头的测量范围、测量灵敏性、测量稳定性、各向同性的要求，选择了最优的设计结构。对选择的结构进行了参数设计、力学分析和有限元分析，分析结果表明设计的测头测量范围达到40μm×40μm×20μm，测量刚度小于0．5mN／μm，各向同性也符合设计要求。