低觸力三次元接觸式旋轉掃描探頭之研製

南台科技大學機械工程研究所 研 究 生：賴冠文指導教授：朱志良 教授

1

• 本研究利用薄彈片與微細樑之設計製作一三自由度位移結構，在量測系統上，以雷射二極體與 PSD 位置感測器並搭配光路設計完成一量測系統，將兩者結合並完成一三次元接觸式掃描探頭。搭配旋轉之 AC軸使其可以達到複雜曲面量測。

摘要

2

大綱

• 一、研究目的• 二、文獻回顧• 三、機構設計與分析• 四、感測器與光路設計• 五、旋轉機構設計• 六、結論

3

一、研究目的

4

二、文獻回顧

5

瑞士 (METAS) Renishaw SP25M

三、機構設計與分析

6

Z 軸之設計

7

XY 軸之設計

8

探針機構

9

機構整體

10

有限元素分析

材料 鋁 6061-T6 工具鋼 SK-2

樑彈性模數(E)

73(GPa) 2.8(GPa)

樑材料密度(ρ)

2700(kg/m3) 7860(kg/m3)

浦松比 0.31 0.3

降伏強度 255MPa 1090MPa

11

訂定尺寸 建立模型 設定分析條件

有限元素分析結果

12

控制參數彈片變形率 ( 接觸力 )彈片所承受降伏應力

最大位移量與應力測試

固定參數量測範圍 ±1mm*±1mm*1mm

　 接觸力 (N/mm)

彈片承受之應力 (Mpa)

X軸 0.2 398.92

Y軸 0.2 405.07

Z軸 0.2 413.77

有限元素分析結果

13

最大位移量分析

四、感測器與光路設計

14

三次元量測探頭示意圖

15

光路設計

16

五、旋轉機構設計

17

三次元量測旋轉掃描探頭之設計

18

六、結論 • 本研究的目的為研製一低觸力的三次元接觸式旋

轉掃描探頭。• 結構以 Z 軸系統與 XY 軸系統結合而成，其特色

在於將結構之自由度限制為三個。• 量測系統以雷射二極體與 PSD 位置感測器作為感

測裝置，並搭配光路系統設計，能量測 Z 軸位移與 XY 軸的角度位移。

• 旋轉機構搭配旋轉之 AC 軸，使其可以達到複雜曲面量測。

19

Thank you for your attention!

20