[发明专利]一种三坐标测量机接触式探头在审
| 申请号： | 202010748967.3 | 申请日： | 2020-07-30 |
| 公开（公告）号： | CN111765840A | 公开（公告）日： | 2020-10-13 |
| 发明（设计）人： | 王宗省;刘珠荣;于明州 | 申请（专利权）人： | 青岛信号栅精密仪器有限公司 |
| 主分类号： | G01B7/008 | 分类号： | G01B7/008;G01L1/14 |
| 代理公司： | 北京化育知识产权代理有限公司 11833 | 代理人： | 尹均利 |
| 地址： | 266000 山东省青岛市高新区松*** | 国省代码： | 山东;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 坐标 测量 接触 探头 | ||
【说明书】：
本发明公开了一种三坐标测量机接触式探头，具体涉及三坐标测量机领域，包括探头外壳，所述探头外壳底部设有测量机构和测球，且测球位于测量机构底部，所述测量机构包括连接杆、连接片和传感器靶片，所述传感器靶片活动连接于连接杆与连接片之间，所述连接杆与测球之间固定连接，所述连接片远离传感器靶片的一端固定设有固定片，且固定片与探头外壳底部固定连接，所述传感器靶片顶部固定设有电容传感器。本发明通过设置测量机构，可使三坐标测量机的测量分辨率达3nm，量程达20μm，提高了三坐标测量机的精度，可用来测量非接触式探头所不能测量或者测不准的具有斜面、台阶、深孔、倒角、圆弧、透明体等特征的工件。
技术领域
本发明涉及三坐标测量机领域，更具体地说，本发明涉及一种三坐标测量机接触式探头。
背景技术
近年来，微电子机械系统(MEMS)技术得到了快速发展，各类微型器件接踵问世，例如：微型涡轮、微型针阵列、压电马达、微型透镜、LIGA产品和燃油喷油嘴等，这些器件的几何特征尺寸介于数微米到数毫米之间。
要保证MEMS器件的加工质量，就要有相应的高精度检测方式与技术，而现有的非接触式探头不能测量或者测不准具有斜面、台阶、深孔、倒角、圆弧、透明体等特征的工件，所以，需要一种可用于MEMS器件三维特征尺寸测量的纳米三坐标测量机及测量探头。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种三坐标测量机接触式探头，本发明所要解决的技术问题是：如何测量现有非接触式探头所不能测量或者测不准的具有斜面、台阶、深孔、倒角、圆弧、透明体等特征的工件。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三坐标测量机接触式探头，包括探头外壳，所述探头外壳底部设有测量机构和测球，且测球位于测量机构底部，所述测量机构包括连接杆、连接片和传感器靶片，所述传感器靶片活动连接于连接杆与连接片之间，所述连接杆与测球之间固定连接，所述连接片远离传感器靶片的一端固定设有固定片，且固定片与探头外壳底部固定连接，所述传感器靶片顶部固定设有电容传感器。
使用时，采用八组连接片组成的悬浮机构，当给处于悬臂状态的连接片末端施加垂直方向的作用力时，连接片会产生一定弯曲，从根本上扩大了悬浮机构的弹性范围，并且八组连接片主要工作在弯曲状态，扭转的因素很少，因此测力较小，铍青铜具有高的强度、弹性、硬度、耐磨性和耐疲劳性，采用连接片作为弹性元件时，其变形工作范围远小于自身的最大允许变形范围，因此连接片形成的弹性机构表现出了很好的重复性和稳定性，整体采用八点电容感应结构的触发测量原理，当测杆和工件接触后发生偏摆，使连接片和电容传感器之间原来的垂直距离发生改变，导致电容传感器的输出发生变化，以此来判断测端是否和工件发生接触。
在一个优选地实施方式中，所述测量机构以测球为中心环绕设置八组，且测球通过测量机构悬浮设置。
在一个优选地实施方式中，所述连接杆的材质为碳化钨，且八组连接杆呈米字形设置。
在一个优选地实施方式中，所述连接片的材质为铍氰铜，且连接片为弹性元件。
在一个优选地实施方式中，所述测球底部带有测杆，且测杆的材质为不锈钢。
在一个优选地实施方式中，所述电容传感器对应传感器靶片设置八组，且电容传感器的精度为3nm。
本发明的技术效果和优点：
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- 本实用新型提供一种线阵CMOS垂线坐标仪，包括壳体，还包括均设置于壳体内部的控制电路板、两个平行光源装置和两个线阵CMOS图像传感器，两个平行光源装置相互垂直照射被测垂线钢丝，两个线阵CMOS图像传感器相互垂直且与所述平行光源装置一一对应设置并接收被测垂线钢丝平行光投影，两个线阵CMOS图像传感器均连接控制电路板，控制电路板的输出与壳体外侧设置的显示器相连接。本实用新型提供的线阵CMOS垂线坐标仪结构简洁，工作可靠性和稳定性高，在扩展了有效测量量程的同时，减小了垂线坐标仪的体积，降低了生产成本，更有利于垂线坐标仪的广泛推广应用。
- 袖珍三坐标测长仪-201310430614.9
- 雷孔成 - 雷孔成
- 2013-09-22 - 2014-04-16 - G01B7/008
- 本发明‘袖珍三坐标测长仪’，一种‘虚拟测长仪器’，它以三坐标空间测量的方式测量全世界各种‘传统单(双)坐标测长仪器’(例如万能测长仪、立式测长仪、圆柱度测量仪、测高仪、便携式孔板测量仪等)的所有测量对象(例如块规、卡规、环规、塞规、量棒、内外螺纹、螺纹环规、螺纹塞规、圆柱、圆球、孔板等)的几何尺寸和形位公差，其测量的精度和效率远高于各种‘传统单(双)坐标测长仪器’，其成本、价格，体积、重量反而远低于‘传统单(双)坐标测长仪器’，其需求市场远大于各种‘传统单(双)坐标测长仪器’。
- 一种提高关节臂式坐标测量机测量精度的方法-201210148197.4
- 王文;刘源;卢科青 - 浙江大学
- 2012-05-14 - 2012-09-12 - G01B7/008
- 本发明公开了一种基于关节五自由度运动误差监测的关节臂式坐标测量机精度提高方法。在测量臂的每个转轴的轴端均安装一个与转轴同心且呈阶梯轴状的转子，在测量臂的上一级臂上安装一个与测量臂转轴同心且带有端面电极和径向电极的定子，定子上的电极分别与转子上大轴的端面、小轴的圆周面构成电容。当测量臂处于某一位姿时，转轴的径向跳动、轴向窜动和偏转运动会引起相应电容参数的变化，从而改变相应电容的电容量。通过测量电容值并进行相应的数学计算，可得到其中一个测量臂关节在五自由度上的运动量。然后利用正交矩阵变换方法，对测量臂各关节的五自由度位移量均进行补偿。利用该方法可以提高关节臂式坐标测量机的测量精度。
- 飞机发动机叶片的三坐标快速测量装置-201120023000.5
- 于锦春;齐峰 - 西安西罗航空部件有限公司
- 2011-01-24 - 2011-12-14 - G01B7/008
- 飞机发动机叶片的三坐标快速测量装置，包括电感测具、零件的三坐标测量控制系统和电感测具的三坐标找正控制系统；电感测具，用于夹持待测零件，监控电感测具中定位点的状况，保证待测零件的基准点与电感测具的定位点正确接触；电感测具的三坐标找正控制系统，用于找正电感测具及电感测具上的定位点，建立待测零件的测量坐标系；零件的三坐标测量控制系统，用于根据电感测具的三坐标找正控制系统建立的待测零件的测量坐标系，对安装在电感测具上的待测零件进行测量。本实用新型测量装置在保证测量精度的同时，最大程度地提高了检测效率，测量的重复性和再现性较高。
- 带CAN通信的三坐标检测量数显装置-201120171025.X
- 李伟;张黎 - 李伟
- 2011-05-26 - 2011-12-14 - G01B7/008
- 本实用新型公开了一种带CAN通信的三坐标检测量数显装置，包括微控制器、CAN通信电路模块、滤波整形电路模块、鉴相计数电路模块、LCD显示与键盘电路模块、状态监控电路模块和感应同步模块，LCD显示与键盘电路模块、鉴相计数电路模块、CAN通信电路模块和状态监控电路模块均与微控制器相连，感应同步模块经滤波整形电路模块与鉴相计数电路模块相连。本实用新型集成度高、分辨高、跟踪速度快，且具有CAN通信能力、抗干扰能力强、结构简单，并能实现工业现场的移动机构坐标值监控和远程通信。
- 三坐标测量机坐标归零显示系统-201010106071.1
- 冯黎 - 冯黎
- 2010-02-05 - 2010-10-13 - G01B7/008
- 一种三坐标测量机坐标归零显示系统，由坐标显示单元、计算单元、接口单元、定位坐标存贮器、坐标计数器、三坐标测量机坐标轴(X、Y、Z)、长度位移传感器(X、Y、Z)、控制软件组成，计算单元通过接口单元获得外部设备或执行程序传送的定位坐标值(X0、Y0、Z0)，将其存入定位坐标存贮器，当三坐标测量机坐标轴移动时，所在坐标轴长度位移传感器产生位移电信号传送给坐标计数器，坐标计数器记录三坐标测量机坐标轴的位移量，计算单元通过接口单元定时读取坐标计数器数值(X、Y、Z)与定位坐标存贮器数值(X0、Y0、Z0)作相减计算，计算结果(X-X0、Y-Y0、Z-Z0)经接口单元传送给坐标显示单元显示。
- 涡流感应式垂线坐标仪-200920267750.X
- 李载达;罗孝兵;郑水华 - 国网电力科学研究院;南京南瑞集团公司
- 2009-10-12 - 2010-10-06 - G01B7/008
- 涡流感应式垂线坐标仪，其包括：固定在垂线体上的感应体，所述感应体为金属管，垂线体置于感应体内并且垂线体的中心线与感应体的中心线重合，所述感应体的X向两侧、Y向两侧各对称的设置有一对线圈，感应体X向两侧的线圈与X向信号转换器连接，感应体Y向两侧的线圈与Y向信号转换器连接。本实用新型涡流感应式垂线坐标仪构思奇巧，其X/Y向相互影响小、测量精度高，具有较强的环境抗干扰能力，适合于各种恶劣环境，特别能在潮湿、滴水、多尘等环境下长期可靠地进行大坝位移量监测工作。预计推出之后，将受到人们的普遍欢迎，具有良好的市场前景。
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