[發(fā)明專利]一種觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性的檢定裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210428665.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN102967289A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 虢磊;劉曉軍;盧文龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/30
• 分類號(hào): G01B21/30
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)量裝置檢定技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性的檢定裝置。

背景技術(shù)

目前，高端表面形貌的檢測(cè)需要達(dá)到幾個(gè)mm范圍、納米級(jí)分辨率的水平。觸針式傳感器處于觸針式輪廓儀的輸入端，是整個(gè)輪廓儀系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，其性能直接影響儀器系統(tǒng)精度特性。為了適應(yīng)高端表面形貌的檢測(cè)要求，觸針式輪廓儀傳感器的動(dòng)、靜態(tài)特性要求也越來越高。

根據(jù)觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范，校檢項(xiàng)目中對(duì)于觸針式輪廓儀傳感器的校檢存在三點(diǎn)不足之處。第一，校檢項(xiàng)目中，對(duì)觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)特性檢定，采用刻線樣板，其檢定范圍小。第二，靜態(tài)檢定時(shí)，采用粗糙度參數(shù)如Ra(Ra指輪廓算術(shù)平均偏差)的示值誤差作為誤差評(píng)定，數(shù)據(jù)處理時(shí)本身采用了平均效應(yīng)，缺乏對(duì)觸針式輪廓儀傳感器全范圍多個(gè)單點(diǎn)測(cè)量的誤差評(píng)定。第三，整個(gè)校檢項(xiàng)目不足以檢測(cè)傳感器的動(dòng)態(tài)性能，即跟隨表面形貌快速變化的性能。觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x的動(dòng)態(tài)測(cè)量校準(zhǔn)設(shè)備，采用的是多刻線粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣板。多刻線粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣板具有高的精度，但是多刻線粗糙度樣板的表面形貌單一，與實(shí)際待檢測(cè)表面形貌差別大，在校檢的過程中不能完全反應(yīng)觸針式輪廓儀傳感器在測(cè)量實(shí)際的表面形貌時(shí)的跟隨性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性的檢定裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)觸針式輪廓儀傳感器檢定采用刻線樣板，其檢定范圍小、動(dòng)態(tài)檢定時(shí)跟隨性能檢定不充分且缺乏對(duì)觸針式輪廓儀傳感器全范圍多個(gè)單點(diǎn)誤差評(píng)定的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性的檢定裝置，包括靜態(tài)位移發(fā)生裝置、鑲嵌在所述靜態(tài)位移發(fā)生裝置上的動(dòng)態(tài)位移發(fā)生裝置以及用于將靜態(tài)位移發(fā)生裝置和動(dòng)態(tài)位移發(fā)生裝置的位移變化信號(hào)轉(zhuǎn)化為光學(xué)信號(hào)的位移測(cè)量裝置；所述靜態(tài)位移發(fā)生裝置包括：底座、右軸承座、左軸承座、滾珠絲杠、斜塊、x向直線導(dǎo)軌滑塊、第一直線導(dǎo)軌、第二直線導(dǎo)軌、z向工作臺(tái)和z向支撐架；斜塊固定在x向直線導(dǎo)軌滑塊上，x向直線導(dǎo)軌滑塊安裝在第一直線導(dǎo)軌上，第一直線導(dǎo)軌與底座固定連接；滾珠絲杠從斜塊的中心穿過且兩端分別固定在右軸承座和左軸承座上；第二直線導(dǎo)軌固定在斜塊的斜面上；z向工作臺(tái)與z向支撐架連接，z向支撐架與底座連接；z向工作臺(tái)與第二直線導(dǎo)軌之間通過滑動(dòng)摩擦將第二直線導(dǎo)軌的x向移動(dòng)轉(zhuǎn)化為z向工作臺(tái)的z向運(yùn)動(dòng)。

更進(jìn)一步地，滾珠絲杠包括螺桿、螺母和滾珠，螺桿的一端與外部的電機(jī)連接，另一端從斜塊的中心穿過后固定在左軸承座上，螺母通過柔性鉸鏈與斜塊固定連接。

更進(jìn)一步地，所述斜塊包括：斜面、位于斜面中心位置的下方的前、后兩個(gè)L型側(cè)壁以及連接所述兩個(gè)L型側(cè)壁的后壁；斜面上具有用于與第二直線導(dǎo)軌固定連接的螺紋孔；后壁上具有N個(gè)通孔，一個(gè)通孔位于后壁的中心位置且用于使所述螺桿穿過；另N-1個(gè)通孔圍繞所述一個(gè)通孔對(duì)稱布置且用于與柔性鉸鏈固定連接；所述N為大于等于5的奇數(shù)；前、后兩個(gè)L型側(cè)壁的下端伸出斜面寬度部分分別具有一個(gè)通孔，兩個(gè)通孔位于L型側(cè)壁左右方向的中心位置且與斜塊的前后方向上對(duì)稱布置。

更進(jìn)一步地，所述斜塊的斜面的傾斜度為1∶3～1∶50。

更進(jìn)一步地，所述z向工作臺(tái)包括位于中心的柔性部分和外圍的剛性部分；所述剛性部分與所述柔性部分通過柔性鉸鏈連接；所述剛性部分具有兩個(gè)中心對(duì)稱的長(zhǎng)方形凸臺(tái)；所述長(zhǎng)方形凸臺(tái)的外側(cè)與z向工作臺(tái)的背面垂直。

更進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)位移發(fā)生裝置包括壓電陶瓷，壓電陶瓷鑲在z向工作臺(tái)中，壓電陶瓷的下端面與z向工作臺(tái)的剛性部分膠接，壓電陶瓷的上端面與z向工作臺(tái)的柔性部分的下端面膠接。

更進(jìn)一步地，所述位移測(cè)量裝置包括：光路支撐板，位于光路支撐板兩側(cè)的第一反射鏡和第二反射鏡，衍射光柵、位于衍射光柵的兩路衍射光光路上的第三反射鏡和第四反射鏡，棱鏡安裝座，依次與棱鏡安裝座固定的1/4波片、第一分光棱鏡和第二分光棱鏡，分別安裝在第一分光棱鏡兩側(cè)的1/4波片和第三分光棱鏡，以及分別位于四路出射光位置的光電接收器；所述第三反射鏡與L型支撐座粘接，所述第四反射鏡與可調(diào)整支撐座粘接，所述第三分光棱鏡旋轉(zhuǎn)45°角。