[實(shí)用新型]一種直接入射式光臂放大型二維線性測頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520768851.0
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN205388458U
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張白;潘俊濤;康學(xué)亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北方民族大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 林輝輪

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種精密測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型光臂放大式二維線測頭。

背景技術(shù)

測頭是精密量儀的關(guān)鍵部件之一，作為傳感器提供被測工件的幾何位置信息，測頭的發(fā)展水平直接影響著精密量儀的測量精度與測量效率。精密測頭通常分為接觸式測頭與非接觸式測頭兩種，其中接觸式測頭又分為機(jī)械式測頭、觸發(fā)式測頭和掃描式測頭；非接觸式測頭分為激光測頭和光學(xué)視頻測頭。

機(jī)械式測頭是精密量儀使用較早的一種測頭。該測頭通過測頭測端與被測工件直接接觸進(jìn)行位置測量，主要用于手動測量。該類測頭結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，其缺點(diǎn)在于精度不高，測量效率低，目前很少用于工業(yè)測量領(lǐng)域。當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用的精密測頭是觸發(fā)式測頭。觸發(fā)式測頭的測量原理是當(dāng)測頭測端與被測工件接觸時(shí)精密量儀發(fā)出采樣脈沖信號，并通過儀器的處理系統(tǒng)鎖存此時(shí)測端球心的坐標(biāo)值,以此來確定測端與被測工件接觸點(diǎn)的坐標(biāo)。該類測頭具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、及較高觸發(fā)精度等優(yōu)點(diǎn)，是三維測頭中應(yīng)用最廣泛的測頭。但該類測頭的缺點(diǎn)在于：存在各向異性(三角效應(yīng))，或者接觸式測頭在接觸被測工件時(shí)因?yàn)樽枇Χa(chǎn)生微小位移從而導(dǎo)致測頭的位移偏差，限制了其測量精度的進(jìn)一步提高，最高精度只能達(dá)零點(diǎn)幾微米。另一方面，由于觸發(fā)式測頭測量原理決定了其測量過程為單點(diǎn)測量，測量效率低，限制了其推廣使用。

當(dāng)前應(yīng)用最廣的測頭類型為掃描式測頭，該類測頭輸出量與測頭偏移量成正比，作為一種精度高、功能強(qiáng)、適應(yīng)性廣的測頭，同時(shí)具備工件單點(diǎn)測量和連續(xù)掃描測量的功能。該類測頭的測量原理是測頭測端在接觸被測工件后，測頭由于接觸力的作用發(fā)生位移，測頭的轉(zhuǎn)換裝置輸出與測桿的微小偏移成正比的信號，該信號和精密量儀的相應(yīng)坐標(biāo)值疊加便可得到被測工件上點(diǎn)的精確坐標(biāo)。若不考慮測桿的變形，掃描式測頭是各向同性的，故其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于觸發(fā)式測頭。但是該類測頭的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，目前世界上只有少數(shù)公司可以生產(chǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的機(jī)械式測頭和觸發(fā)式測頭精度不高，以及掃描式測頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的上述不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高的直接入射式光臂放大型二維線性測頭，該二維線性測頭能夠在已知平面內(nèi)移動，補(bǔ)償測球接觸被測工件時(shí)位移導(dǎo)致的被測工件定位時(shí)的測量偏差，獲得被測工件更為準(zhǔn)確的測量坐標(biāo)。

為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案：

技術(shù)方案一：

一種直接入射式光臂放大型二維線性測頭，包括：

兩個(gè)激光源，用于發(fā)射兩條激光束，即激光源一發(fā)射激光束一，激光源二發(fā)射激光束二；

測頭基座，設(shè)有所述激光源一與激光源二，以及用于檢測的測桿和測球；

兩個(gè)光電探測器，即光電探測器一、光電探測器二，分別用于接收激光束一、激光束二；

平移部件，用于使所述測頭基座做直線運(yùn)動；

回復(fù)部件，用于將所述測頭基座回復(fù)至初始位置；

處理系統(tǒng)，根據(jù)所述光電探測器一、光電探測器二上分別接收到的激光束一、激光束二入射位置變化值，計(jì)算得到所述測球的位移變化值。

技術(shù)方案二：

一種直接入射式光臂放大型二維線性測頭，包括：

兩個(gè)激光源，用于發(fā)射兩條激光束，即激光源一發(fā)射激光束一，激光源二發(fā)射激光束二；

兩個(gè)光電探測器，即光電探測器一、光電探測器二，分別用于接收所述激光束一、激光束二；

測頭基座，所述測頭基座上設(shè)有光電探測器一與光電探測器二以及用于檢測的測桿和測球；

平移部件，用于使所述測頭基座做直線運(yùn)動；

回復(fù)部件，用于將所述測頭基座回復(fù)至初始位置；

處理系統(tǒng)，根據(jù)所述光電探測器一、光電探測器二上分別接收到的激光束一、激光束二入射位置變化值，計(jì)算得到所述測球的位移變化值。