[发明专利]一种接触式三维扫描测头

摘要

本发明涉及一种三维接触式扫描测头测量装置，属于精密测量领域，适用于微位移量测量以及三维微小尺寸的测量，其包括有机械测头部分和光栅信号处理部分；在所述的机械测头部分中包括一个平行簧片结构和四个双铰链杆组成的y、x和z三个方向的弹性平行四边形结构；使用本发明的一种扫描式测头测量装置，通过将一个任意方向的测量力及位移分解为一个平面的平动和一个垂直于平面方向的测量力和位移，与直接分解为三个方向的位移相比，极大地简化了测头的机械结构，减小了测头的三维阿贝臂以及减短了误差传递链，另外三个方向的运动质量和测量力相等，偏转力均匀，动态特性一致，零部件加工简单，成本低，安装调试简单。

主权项

一种三维接触式扫描测头测量装置，其特征在于：其包括有机械测头部分和光栅信号处理部分；在所述的机械测头部分中包括一个平行簧片结构和四个双铰链杆组成的测针的轴向、水平方向、竖直方向三个方向的弹性平行四边形结构，沿测针轴向的弹性平行四边形结构由一对簧片A（5）两端分别于平动板A（4）和测针座（7）固连组成，水平方向和竖直方向弹性平行四边形结构均由四个双铰链杆A（10）两端分别与底板（12）和平动板A（4）固连组成；所述的四个双铰链杆A（10）相互平行，一端均垂直底板（12）的一侧，并在底板（12曾正方形分布于四个角上与底板（12）固连在一起，另一端垂直于平动板A（4）并固定连接，四个双铰链杆A（10）两端分别与底板（12）和平动板A（4）固连组成的平行四边形结构，四个双铰链杆A（10）提供回复力的弹性平行四边形，平动板A（4）作为水平方向和竖直方向偏移导轨和；所述的由一对簧片A（5）两端分别于平动板A（4）和测针座（7）固连组成的平行簧片结构，平动板A（4）作为沿测针轴向偏移导轨和这对簧片A（5）提供回复力的弹性平行四边形，测针座（7）伸出端连接有一个双铰链杆B（8）和与双铰链杆B（8）另一端固连的一簧片导轨机构的平动板B（9）相连，测针座（7）在沿测针轴向的位移可通过双铰链杆B（8）传递给簧片导轨机构的平动板B（9），所述的簧片导轨机构由一对平行簧片、固定端和平动端组成，双铰链杆B（8）也与所述的双铰链杆A（10）平行，与由一对平行簧片、固定端和平动端组成的簧片导轨机构的簧片B（11）垂直；在平动板A（4）上装有矩形凹槽的永磁体（1），凹槽内有一块比所述矩形凹槽的永磁体（1）小的长方体形状的电磁铁芯（3），电磁铁芯（3）通过一个支撑架A（2）支撑，支撑架A（2）另一端固定在底板（12）上，电磁铁芯（3）与永磁体（1）的通过调节电压可使安装不同重量的测针时平衡测头的重量；读数头的输出端和信号调理电路上的光栅信号处理部分的接口通过电缆线（13）连接；x向光栅尺和z向光栅尺呈“T”型贴在平动板A（4下侧面，y向光栅尺贴在簧片导轨机构（11）的平动板B（9）下表面，x向光栅读数头（16）和z向光栅读数头（18）由支撑架A（15）支撑，y向光栅读数头（14）由支撑架（17）支撑。所述的x向为水平方向，所述的z向为轴向，所述的y向为竖直方向。