[發明專利]一種適用于微納雙模檢測加工模塊的控制系統及方法

有效

• 申請號: 201910368973.3
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110262309B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 閆永達;史文博;耿延泉;胡振江;毛立陽;王桐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;B82B3/00;B82Y40/00;G01B7/02;G01B7/28
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種微納靜態加工的方法，其特征在于所述方法利用適用于微納檢測加工模塊的控制系統進行微納動態形貌檢測，所述控制系統包括微納雙模檢測加工模塊、三坐標工作臺、PZT驅動器、UMAC、電荷放大器、鎖相放大器、XY壓電掃描臺、路由器、上位機、CCD、XY向位移傳感器和Z向位移傳感器，其中：

所述微納雙模檢測加工模塊包括Z向壓電位移臺、支架、電容式位移傳感器、電容固定座、調節座、鎖緊支座、上固定環、PZT激振器、下固定環、測試螺釘、柔性鉸鏈、擋環、固定螺母和探針；

所述電容式位移傳感器固定在電容固定座；

所述電容固定座固定在調節座上方；

所述上固定環、PZT激振器、下固定環、測試螺釘、柔性鉸鏈、擋環、固定螺母和探針依次固定在調節座下方；

所述探針通過固定螺母和測試螺釘固定在柔性鉸鏈上；

所述調節座固定在鎖緊支座上；

所述鎖緊支座固定在支架上；

所述支架固定在Z向壓電位移臺上

所述PZT驅動器包括激振PZT驅動器、XY向PZT驅動器和Z向PZT驅動器；

所述UMAC分別與三坐標工作臺、XY向PZT驅動器、Z向PZT驅動器、激振PZT驅動器、鎖相放大器、Z向位移傳感器、XY向位移傳感器相連；

所述XY向PZT驅動器與XY壓電掃描臺相連；

所述XY壓電掃描臺上設置有XY向位移傳感器；

所述Z向PZT驅動器與Z向壓電位移臺相連；

所述Z向壓電位移臺上設置有Z向位移傳感器；

所述激振PZT驅動器與PZT激振器相連；

所述電荷放大器分別與鎖相放大器和電容式位移傳感器相連；

所述路由器分別與UMAC和上位機連接；

所述上位機和CCD相連；

所述方法包括如下步驟：

步驟一、快速進刀：

設置閾值載荷F、加工范圍D_x、D_y，加工步進值d_x、d_y、d_z，法向等效剛度K、加工域離散采樣點個數n；

電容式位移傳感器獲得實時法向接觸載荷F(t)，Z向壓電位移臺控制模塊向下位移，柔性鉸鏈變形量增加，F(t)增大，直到和閾值F相等，完成進刀；

步驟二、靜態加工：

整個過程中保持F(t)與設置閾值載荷F相等，對于水平面i點，閾值為F(i)，當F(t)＞F(i)時，Z向壓電位移臺控制模塊向上位移，當F(t)＜F(i)時，Z向壓電位移臺控制模塊向下位移，兩種方式下均為達到F(t)=F(i)時停止，代表i點加工完畢，此時比較閾值載荷F(i)與加工下一點處閾值載荷F(i+1)，若F(i+1)≥F(i)，保持該處Z向位置不變，X、Y方向依照設置加工步進值d_x、d_y運動到i+1點；若F(i+1)＜ F(i)，首先XY位置不變下控制Z向壓電位移臺向上移動[F(i)-F(i+1)]/K距離，然后再按照設定值運動到點i+1加工過程同i點，當i=n，代表加工完畢。

2.根據權利要求1所述的微納靜態加工的方法，其特征在于所述探針采用Vickers正四棱錐體金剛石針尖。

3.根據權利要求1所述的微納靜態加工的方法，其特征在于所述柔性鉸鏈為十字交叉柔性鉸鏈或環形內單臂柔性鉸鏈。