石英摆片加工过程中若干问题的研究

介绍了石英摆片加工制造过程中若干工艺问题的研究结果。讨论了采用传统加工方法和特种加工方法可能产生的表面缺陷和残余应力.通过对石英摆片材料性质,结构特点和加工机理的分析和研究,提出了保证摆片尺寸和形状精度、表面完整性、强度、使用寿命和可靠性的措施.

基于激光视觉的石英摆片厚度精密测量方法

石英摆片厚度的检测能够提供产品生产过程中的重要信息,通过实时检测石英摆片的厚度,可以生产出高质量的产品,并能够识别和排除有缺陷的产品。为了提高石英摆片厚度参数检测的精度和效率,提出了一种利用激光视觉技术进行石英摆片厚度测量的非接触测量方法。该方法根据斯涅尔的基本光学定律,通过视觉测量系统获取激光光斑的图像;利用改进的Zern ike矩边缘定位算法及优化的激光光斑中心定位算法计算石英摆片的厚度。设计了半导体激光器恒功率驱动控制系统和激光光束准直系统,分析了激光入射角角度的选取原则。实验结果表明:该方法稳定性好,测量精度高,可以实现石英摆片厚度的非接触精密测量。

基于变结构元与参数映射的石英摆片参数测量

为了满足诸如民用领域和国防技术领域中对挠性器件石英摆片参数高精度测量的要求,提出一种利用视觉图像对石英摆片参数进行高精度测量的非接触方法.该方法通过视觉测量系统对石英摆片图像进行摄取,利用变结构元广义形态学边缘检测算法进行初始边缘定位,充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响.在亚像素图像处理中,提出了对圆形曲线进行亚像素边缘定位的边缘检测算法,建立了曲线边缘点与边缘参数之间的映射关系.利用检测出的曲线边缘点数据,通过定义一个新的误差函数并最小化,可以计算出石英摆片参数.实验结果表明,该方法稳定性好且实时性强,定位不确定度优于0.03像素,可实现石英摆片参数的精密测量.

石英摆片视觉测量系统亚像素精度标定方法

在以图像测量技术为核心的石英摆片平面几何参数检测系统中,视觉测量系统标定精度是保证石英摆片平面几何参数高精度测量的前提。为此,引入Sobel算子和Zernike矩图像处理技术实现测量系统高精度标定。该方法利用预先设计的标准图片,对视觉测量系统进行标定。由Sobel算子对标准图片中的控制点进行单像素精度的初始位置定位,在此基础上,利用Zernike矩亚像素定位算法实现对控制点的精确定位。实验结果表明:该方法可以对行列方向同时进行标定,标定精度可达1/30像素以上。

石英摆片综合参数测试系统

利用光电位置敏感元件ＰＳＤ作为传感器，研制了石英摆片综合参数测试系统，本文对该系统的测试原理进行了详细的介绍．该系统可对石英摆片的摆幅、扭幅、摆频、扭频及挠性梁的刚度等实现自动测量．

PSD在石英摆片综合参数测试系统中的应用

详细介绍了以PSD为传感元件的石英摆片综合参数测试系统的测量原理、光路和电路。该系统可对石英摆片的摆幅、摆频、扭幅、扭频、台阶高度和挠性梁刚度等实现自动测量。

基于区域灰度梯度差异的摆片基片特征尺寸视觉测量方法

石英摆片是石英挠性加速度计的核心器件,其关键特征尺寸的加工精度由摆片基片加工精度决定。常规使用工具显微镜对基片表面特征尺寸进行测量,此测量过程复杂、重复性精度弱且效率低。提出了基于区域灰度梯度差异的摆片基片特征尺寸测量方法。首先对视觉测量系统硬件结构进行了设计研制,然后建立了基于区域灰度梯度的摆片基片边缘检测算法,其次围绕摆片基片结构特点提出了其特征边缘点的搜索分类方法,最后开展了摆片基片特征尺寸测量实验。实验结果表明,提出边缘检测方法在摆片基片圆心拟合偏差小于3μm的情况下可替代Zernike矩方法以提高边缘检测效率;所研测量系统2 s内即可完成摆片基片特征尺寸测量且不同位姿下的摆片基片特征尺寸测量重复性精度优于8μm。相较于工具显微镜,测量结果可靠性及重复性均有所改善,测量效率显著提升。

小波变换在石英摆片刚度特性测量中的应用

刚度是判断石英摆片质量的关键指标,而石英摆片的振动特性是体现其刚度的重要参数。针对激光三角法石英摆片刚度测量中,对信号进行精确频率估计之前需将信号不同成分分离的问题,采用小波变换为分析工具,实现自振信号和扭振信号的分离。实验结果证明,在石英摆片刚度特性测量中,该方法是一种有效的分析工具。

金属摆片的慢走丝线切割加工研究

针对挠弹性材料加工而成的石英振梁加速度计的基本敏感元件金属摆片,其沟槽结构的去应力结构尺寸与几何公差精度要求高、制造难度大,开展了2种电极丝慢走丝电火花线切割金属摆片沟槽结构的试验研究,并对加工试件进行了检验和对比总结,认为采用0.1mm镀锌硬黄铜丝、以及合理的工艺参数加工金属摆片,试件沟槽结构轮廓规整清晰,加工尺寸及几何公差达到了设计指标要求。试验采用了慢走丝线切割加工金属摆片,以减小加工应力,控制加工变形。

石英摆片几何参数自动化检测方法及装置研究

石英挠性加速计是惯性导航系统的基本测量元件,用来测量系统的线加速度。由于石英挠性加速度计具有高精度、高灵敏度、高稳定性等优点,在航天航空领域有着广泛应用。石英摆片是石英挠性加速计的核心敏感元件,它能通过石英摆片的敏感性能获得被测物体的加速度等物理信息。石英摆片的加工精度决定了石英挠性加速计的性能优劣,因此对石英摆片的几何参数检测十分必要。介绍了一种石英摆片几何参数自动化检测装置。利用该系统,提出了基于光谱共焦传感器的石英摆片厚度、台阶高度、下垂量的测量方法。针对不同几何参数测量方法,分析了其测量的不确定性。通过对石英摆片几何参数进行测量,实验表明:该装置具有操作简便、精度高等优点,可实现石英摆片几何参数自动化检测,极大地提高了检测效率,对石英摆片几何参数的自动化检测有着深远的意义。

基于视觉图像的石英摆片参数精密测量方法

为了解决检测石英摆片易划伤和提高检测的速度、精度,提出了利用视觉图像进行石英摆片平面几何参数测量的非接触测量方法。该方法通过视觉系统对石英摆片图像进行摄取,由Sobel算子对图像进行单像素精度的边缘初始位置定位,进而利用改进的Zernike矩亚像素定位算法实现对目标边缘的精确定位,最后通过最小二乘法拟合边缘点得出石英摆片的平面几何参数。实验结果表明:该方法稳定性好,测量精度高,定位精度优于0.1pixel,可实现石英摆片平面几何参数的精密测量。