45、刀具夹持传感器与扫描静电显微镜的创新应用

刀具夹持传感器与扫描静电显微镜的创新应用

在机械加工和微观检测领域，刀具夹持传感器和扫描静电显微镜是两项关键技术。刀具夹持传感器用于测量切削力，而扫描静电显微镜则能在非接触条件下测量材料分布和表面轮廓。本文将详细介绍这两项技术的设计、实验及应用。

刀具夹持传感器设计与测试

1. PCB 板设计

为测量切削力，设计了一种刀具夹持传感器。经过多次不同阶段的测试，确定采用 PCB 板作为最佳解决方案。最终的 PCB 板布局在同一板上包含两个放大器通道，可选择 ¼ 桥配置和 ½ 桥配置。使用一块这样的板，可将四个应变片以 ½ 桥配置连接，或两个单独的应变片以 ¼ 桥配置连接。

2. 传感器校准

• 校准方法 ：采用在刀具夹持器的切向和进给方向施加已知重量，然后获取传感器的信号响应的方法进行校准。使用 ½ 惠斯通电桥配置读取两个方向上的信号变化，以检查交叉灵敏度对测量的影响。
• 数据分析 ：对每个重量进行五次测量并取平均值，以获得传感器信号与施加力之间关系的点。计算并评估噪声和偏移，绘制校准曲线，通过插值获得刀具夹持器尖端施加力的相应值，定义进给和切向方向上信号电压变化与施加力之间的关系。

graph LR
    A[施加已知重量] --> B[获取信号响应]
    B --> C[五次测量取平均]
    C --> D[计算噪声和偏移]
    D --> E[绘制校准曲线]
    E --> F[插值获取力值]