《基於MEMS雙軸反射鏡的三維形貌掃描測量技術研究》是依託清華大學，由張弛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於MEMS雙軸反射鏡的三維形貌掃描測量技術研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張弛
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目提出一種基於MEMS雙軸反射鏡的三維形貌測量新方法，採用MEMS技術研製帶壓阻感測器的電磁型雙軸反射鏡，探索低電壓驅動下的大角度二維掃描技術和偏轉角的高精度檢測技術；同時結合雷射測量技術，開展目標三維形貌掃描測量理論模型與仿真技術研究；最後採用光機電一體化集成技術，構建MOEMS目標三維形貌測量系統，並針對遠距離大尺寸目標進行表面形貌掃描測量的實驗研究。與傳統機電式掃描機構相比，本項目研製的MEMS雙軸反射鏡具有體積小、功耗低、掃描頻率高和掃描範圍大等優點，將其套用於目標表面形貌測量技術中，以探索基於MEMS技術的三維形貌測量新方法和MOEMS目標三維形貌測量系統。本項目的研究工作將對提高微型化集成化的快速實時表面形貌測量技術，探索其在裝備製造業發展中的套用具有積極意義。
結題摘要
本研究課題受國家自然科學基金青年基金項目資助，目標主要是研製基於MEMS微型二維掃描鏡的微型化雷射掃描測量系統，研究壓電型MEMS微型二維掃描鏡的改進方案和性能指標，探索低電壓驅動的電磁型MEMS二維掃描鏡設計，並對雷射二維掃描理論進行研究。通過這些研究工作，為進一步探索基於MEMS微型二維掃描鏡以及微型化目標形貌測量技術打下了基礎。 研究工作介紹了雷射掃描測量技術的研究現狀以及雷射探測結合MEMS微反射鏡的研究方向。歸納和總結了國內外幾種微反射鏡的工作原理，闡述了它們的特點和適用範圍。基於MEMS微型二維掃描鏡，進行了微型化雷射掃描測量系統的設計、集成與測試研究。介紹了微型化雷射掃描測量系統的組成和測量原理，對半導體雷射模組和光電接收器進行了選型，設計了信號處理單元，理論計算了遠程測量參數，並完成了系統各組成部分的設計與集成，研製出了微型化雷射掃描測量系統集成模組，並對系統的性能指標進行了測量。 針對已有MEMS微型二維掃描鏡器件進行了改進設計，完成了四種方案晶片的測試，分別對其諧振頻率、掃描範圍、壓阻特性等性能指標進行測試，對MEMS微型二維掃描鏡的工作原理進行進一步的驗證，對掃描鏡偏轉角的壓阻測試方案進行驗證，並對測量結果和性能進行了分析。同時研究了電磁型MEMS微型二維掃描鏡的設計，介紹了電磁型MEMS二維掃描鏡的工作原理，設計了器件的結構參數，進行了有限元仿真，設計了工藝流程，完成了加工版圖的繪製，對進一步完善電磁型MEMS微型二維掃描鏡的設計，進行器件的加工、封裝及測試等後續工作打下了良好的基礎。 針對微型化目標形貌測量技術，對MEMS雷射二維掃描特性及其掃描覆蓋性進行了研究，主要內容包括MEMS微型二維掃描鏡二維掃描軌跡的分析，掃描圖形中交點最大間距的計算，以及視場全覆蓋的條件，並驗證了微型化目標形貌測量系統的參數設計能夠實現對目標表面掃描區域的全視場覆蓋，為其實際套用提供了理論依據。
