基於探棒前端感測接觸式掃描探頭之研製

摘要

本研究主要目的为研制一基于探棒前端感测接触式扫描探头,以高精度、低触力、低成本作为本研究设计上的准则,扫描探头之设计主要分成两个部分,分别为探头结构设计、光路感测设计.在探头结构设计上,可分为三个部分XY轴探棒系统设计、Z轴系统设计、探棒交换机构设计.XY轴探棒系统设计采用类似悬臂梁变形之结构设计,使其具有两自由度弯曲的特色,Z轴系统之作动原理为藉由内部微薄弹片带动Z轴上下垂直位移,并藉由探棒交换机构快速拆卸组装探棒,达到更换不同长度探棒,以因应不同机台或工件形貌、尺寸.光路感测设计以雷射二极体作为光源,搭配PSD位置感测器用于即时感测探头各轴向之位置.并以Ansys有限元素分析软体进行分析验证其探头结构设计的可靠性,完成此具有各自独立轴向运动的三自由度机构,探头之XYZ三轴向在接触力0.15N/mm,能达到±1mm×±1mm×1mm的量测范围,不确定度为0.28μm.