[發明專利]接觸式探針

有效

• 申請號: 201310053303.5
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103256890A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 色格·瑪麗爾;本杰明·烏里奧德;A·M·麥勒杜
• 申請（專利權）人: 特莎有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;王小東

技術領域

本發明涉及用于坐標測量機的接觸式探針或接觸探針，并且特別地但不是排他地涉及觸發式接觸探針。

背景技術

接觸式探針及其用于測量機械零件的表面的坐標的測量機的使用在計量領域中是已知的。在典型情況下，接觸探針包括用于組裝在測量機的可動平臺上的機械接口以及觸針，該觸針具有位于其末端的紅寶石球，所述觸針被設計成接觸待測量的表面。當觸針接觸零件并且從其靜止位置移動時，探針觸發表明已發生接觸的電信號。該信號被傳輸至控制單元，該控制單元記錄機器的瞬時坐標并且計算在零件上的接觸點的坐標。

模擬探針（也稱為掃描探針）也是已知的，其能夠測量觸針沿著一條或數條軸線的偏轉。這些探針如它們的名字所指的那樣，通過掃描零件的表面并測量沿著軌跡的坐標而被使用。

在已知的變型中，例如在EP0764827、US4270275或US6760977中，觸針緊固在具有對稱布置的三個徑向銷的支架上，每個徑向銷均靠在與探針的主體一體地結合的兩個球上。該布置構成具有六個獨立接觸點的均衡連接；觸針相對于探針的主體的相對位置因此被精確地且重復地限定。在其中一個銷從其通常所靠的兩個球升起時產生觸發信號，因此中斷兩個球之間的電接觸。簡單構造的這些探針結合可靠性和精確性但受到數個限制。具體地，探針對橫向力的靈敏度不是恒定的而是根據外力的取向變化，從而展現與三個銷的方向對應的三個波瓣（lobe）。靈敏度的該變化對接觸式觸發的可重復性有害并且因此對測量的質量有害。如例如EP1610087或DE3713415中所述，改變銷的布置能減小該各向異性，然而仍沒有完全消除該各向異性。

歐洲專利申請EP0360853試圖通過提出如下傳感器來補救這些問題，即，在該傳感器中，電路由對所施加力直接敏感的應變儀代替。

在其他實施方式中，例如，文獻US5435072和EP0415579中所述的探針中，觸針和待測量的零件之間的接觸由振動傳感器或光學傳感器來檢測。

WO2012007561描述了用于測定光源相對于固定圖像檢測器和陣列的位置的測量裝置。

發明內容

本發明的一個目的在于提出一種不存在已知的接觸式探針的缺點并且特別地展現對橫向力的恒定靈敏度的接觸式探針。

本發明的另一目的在于提出一種比現有技術探針更靈敏且精確的接觸式探針。

這些目的由具有所附權利要求的特征的裝置來實現。

附圖說明

在由附圖所示的說明書中指出本發明的實施方式的示例，附圖中：

圖1以截面圖示出了根據本發明的接觸式探針。

圖2示意地示出能用于本發明的框架中的光掩模。

圖3a至3c示出被分成四個象限的圖像傳感器。

圖4示意地示出能用于本發明的框架中的處理電路。

圖5a、5b和6示出了能用于本發明的框架中的彈性結構。

圖7和圖8以分解圖和剖面圖示出了本發明的變型實施方式。

圖9a和9b示出了圖7和圖8中的實施方式中所用的彈性結構的兩個可能實施方式。

圖10示出了圖9a和9b中所示的彈性結構的另一視圖。

圖11是圖9b的彈性元件的橫截面，其中已經顯示出自由度。

圖12示出了由包括微型透鏡的光掩模覆蓋在其頂部上的本發明的光學圖像傳感器的變型實施方式。

圖13a和13b示出了具有并排放置的一對傳感器的本發明的兩個變型實施方式。

具體實施方式

參照圖1，在一個實施方式中，本接觸式探針包括具有觸針100的感應器模塊60，該觸針安裝在支架105上，所述支架105由彈簧66彈性保持在靜止位置，該靜止位置由支架的三個銷65（局部可見）之間的六個接觸點和與感應器模塊一體結合的六個球（未示出）來限定。該布置在使得觸針能夠在外力的作用下移動并且在不再施加該外力時精確地回復到靜止位置。因為需要一定間隙（超程）以在系統檢測到接觸時停止測量機的運動，因此觸針的該彈性組裝使其可以在該時間范圍內限制接觸力。

觸針100安裝在感應器模塊60中的方式不是本發明的必要特征，并且根據需要能使用其他組裝布局，而不脫離本發明的領域。