[發明專利]基于時間差法的共焦式激光測頭

無效

• 申請號: 200910069739.7
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101603811A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 李杏華;裘祖榮;王婷;鐘瑩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G01B11/24;G02B7/00;G02B7/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明涉及非接觸式測量技術，特別是一種用于三坐標測量機的非接觸式光學測頭，具體是一種基于時間差法的共焦式激光測頭。

背景技術

三坐標測量機是以精密機械為基礎，綜合電子技術、數控技術、計算機技術以及精密位移技術為一體的高技術儀器。能對三維復雜零件的尺寸、形狀及其相互位置進行高精度、高效率的測量。因而被廣泛應用于機械制造、電子工業、汽車工業、航空和國防工業等部門。由于它的通用性強、量程大、精度高、效率高、性能好、能與柔性制造系統相連接，還可以進入生產線實現在線測量，因此它在自動化生產、柔性加工、逆向工程中已經成為不可缺少的儀器設備之一。三坐標測量機主要可分為主機、三維測頭、電氣系統三大部分。其中三維測頭可分為接觸式和非接觸式兩類。

與接觸式測頭相比，光學非接觸測頭具有如下突出優點：沒有測量力，也沒有摩擦；可以很快的速度對物體進行掃描測量，測量速度與采樣頻率高；同時探測的信息豐富。目前三坐標測量機上常用的光學非接觸測頭主要有以下幾種：激光三角法測頭、離焦法測頭、共焦法測頭。大部分共焦法測頭存在量程較小，測量光點較大，形體較大的缺點，不宜用于較大曲面的測量。為此，亟待開發一種基于時間差法的主動調焦式共焦激光測頭。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的基于時間差法的共焦式激光測頭，該測頭具有較大的測量量程，較小的測量光點以及較小的外形尺寸，測量精度高，適用于安裝在三坐標測量機或其他裝置上進行微小位移測量或表面形貌測量。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種基于時間差法的共焦式激光測頭，該測頭的主體機構包括有激光器、分光棱鏡、音叉透鏡、線圈組件及置于光電接收器套筒的光電接收器，其中：所述的主體機構中激光器放置在激光器套筒內，將濾光片置于所述激光器上面構成激光器組件，所述激光器組件的后部設有小孔光闌組件，所述小孔光闌組件后部設有平凸透鏡組件；在所述音叉透鏡的后部設置有平行光調節機構，在所述平行光調節機構的后部設置有非球面物鏡組件；將10μm小孔片放入所述光電接收器套筒的下端，在10μm小孔片后部依次放入光電接收器和光電接收器套圈，在光電接收器套筒的上端放置彈簧片，即構成光電接收器組件，在所述光電接收器組件的前端連接有進行徑向調整頂絲調節機構；該測頭的主體機構安裝在圓柱主體內。

本發明的效果是新型測頭的測量光斑直徑只有約為10μm，測量量程約為±1mm，是原有儀器測量范圍的三倍。而且該測頭合理的將光路進行了折疊，從而得到了外形尺寸緊湊且美觀的結構。并且在進行機械結構設計時增加了很多調節機構，有效的彌補了機械結構的制造誤差。適用于安裝在三坐標測量機或其他裝置上進行微小位移量或表面形貌的測量。

附圖說明

圖1是本發明測頭主體機構的正視圖；

圖2是本發明測頭主體機構的側剖面圖；

圖3是本發明測頭主體機構中激光器組件的裝配圖；

圖4是本發明測頭主體機構中小孔光闌組件的裝配圖；

圖5是本發明測頭主體機構中平凸透鏡組件的裝配圖；

圖6是本發明測頭主體機構中平行光調節機構的裝配圖；

圖7是本發明測頭主體機構中非球面物鏡組件的裝配圖；

圖8是本發明測頭主體機構中光電接收器組件的裝配圖；

圖9是本發明測頭主體機構中頂絲調節機構示意圖。

圖中：

1、圓柱主體?????2、線圈組件??????????3、方形主體???????4、音叉5、非球面物鏡組件???6、激光器組件????????7、平凸透鏡壓圈???8、平凸透鏡組件9、小孔光闌組件?????10、光電接收器組件???11、光電接收器倉蓋12、光電接收器頂蓋??13、分光棱鏡?????????14、直角棱鏡15、音叉透鏡????????16、雙凹透鏡上墊圈???17、雙凹透鏡18、雙凹透鏡下墊圈??19、雙凹透鏡鎖緊壓圈?20、鏡頭蓋21、非球面物鏡套筒??22、非球面物鏡???????23、非球面物鏡墊圈24、非球面物鏡套圈??25、激光器套筒???????26、激光器27、濾光片??????????28、小孔架???????????29、小孔套圈30、50μm小孔片?????31、10μm小孔片??????32、光電接收器套筒33、光電接收器??????34、光電接收器套圈???35、彈簧片36、平凸透鏡????????37、平凸透鏡套筒?????38、緊定螺釘。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明的基于時間差法的共焦式激光測頭加以詳細說明。