[發(fā)明專利]一種電感掃描測(cè)頭的測(cè)試裝置及測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610057360.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105606014A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳艷華;梁斌;劉厚德;王學(xué)謙;李志恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號(hào): G01B7/008
• 分類號(hào): G01B7/008
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 楊洪龍

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種電感掃描測(cè)頭的測(cè)試裝置及測(cè)試 方法。

【背景技術(shù)】

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CoordinateMeasuringMachine，簡(jiǎn)稱CMM)是20世 紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高效精密測(cè)量?jī)x器。它的出現(xiàn)，一方面是由 于自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控高效加工以及原來(lái)越多復(fù)雜形狀零件加工需要快速有效 的檢測(cè)設(shè)備與之配套；另一方面是由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字控制 技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為CMM的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。1960年，英 國(guó)FERRANTI公司研制成功世界上第一臺(tái)CMM，到20世紀(jì)60年代末，已有 近十個(gè)國(guó)家的三十多家公司在生產(chǎn)CMM，不過(guò)這一時(shí)期的CMM尚處于初級(jí) 階段。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，以Zeiss，Leitz，DEA，LK，Mitutoy，SIP， Ferranti，Moore等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品，使得CMM的發(fā)展 速度加快。現(xiàn)代CMM不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測(cè)量，而且可以 通過(guò)與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工的控制，而且還可以根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)返求工程。目前，CMM已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，汽車(chē)工業(yè)，電子工 業(yè)，航空航天工業(yè)和國(guó)防工業(yè)等各部門(mén)，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)和質(zhì)量控制不 可缺少的萬(wàn)能測(cè)量設(shè)備。

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)需要用測(cè)頭來(lái)拾取信號(hào)，測(cè)頭的性能直接影響三坐標(biāo)測(cè) 量機(jī)的測(cè)量精度和測(cè)量效率，沒(méi)有先進(jìn)的測(cè)頭就無(wú)法發(fā)揮測(cè)量機(jī)的功能。 在CMM上使用的測(cè)頭，按照工作方式可以分為觸發(fā)式和掃描式；觸發(fā)式測(cè) 頭是一種開(kāi)關(guān)測(cè)頭，在測(cè)量過(guò)程中能夠獲得離散的測(cè)量點(diǎn)，由于測(cè)得的數(shù) 據(jù)有限，因而很難實(shí)現(xiàn)自由曲面的精確測(cè)量。

掃描式測(cè)頭不僅可以作為觸發(fā)式測(cè)頭使用，而且能輸出與測(cè)針位移量 成比例的電信號(hào)，信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)與測(cè)量機(jī)的三軸坐標(biāo)疊加得到被測(cè)點(diǎn)的 空間坐標(biāo)。這種測(cè)頭的采樣頻率可以很高，還可以確定被測(cè)點(diǎn)所在表面的 法向矢量的方向，尤其適合曲面測(cè)量。

掃描式測(cè)頭具有分辨率高、精度高、通用性強(qiáng)和可靠耐用的特點(diǎn)，通 常裝備在高精度的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上。在齒輪、葉片和螺紋等曲面結(jié)構(gòu)的測(cè)量 上有廣泛應(yīng)用。

掃描測(cè)頭是將測(cè)量力和測(cè)量運(yùn)動(dòng)分解成三個(gè)相互垂直的分力和分運(yùn)動(dòng) 進(jìn)行解耦。三個(gè)分力和分運(yùn)動(dòng)可以用線性傳感器進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量原理 簡(jiǎn)單明了，精度較高。但是，目前的三維掃描測(cè)頭三個(gè)方向是相互串聯(lián)在 一起的，而并非相互獨(dú)立的測(cè)量機(jī)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即一 個(gè)方向的測(cè)量誤差會(huì)對(duì)其他方向的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致最后綜合測(cè)量 誤差比較大。

另外，由于各層都是柔性結(jié)構(gòu)，制造和裝配將可能影響各層的精度甚 至造成各層之間的耦合。

因此，設(shè)計(jì)合理的測(cè)試裝置和測(cè)試方法，既可以用于測(cè)頭制造和裝配 過(guò)程中的質(zhì)量控制；同時(shí)，也是測(cè)頭標(biāo)定的重要儀器。總之，對(duì)測(cè)頭的制 造和使用具有很重要的價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種電感掃描測(cè)頭的測(cè)試裝 置，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。

一種電感掃描測(cè)頭的測(cè)試裝置，包括掃描測(cè)頭和微進(jìn)給裝置，其特征 是，所述微進(jìn)給裝置包括微分頭、立柱、底板、平面度調(diào)節(jié)部件、X方向 調(diào)節(jié)部件和Y方向調(diào)節(jié)部件，所述立柱固定在所述底板上，所述微分頭可 轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在所述立柱上，所述微分頭可沿所述立柱上下移動(dòng)，所述平面 度調(diào)節(jié)部件用于調(diào)節(jié)所述底板的平面度，所述X方向調(diào)節(jié)部件和Y方向部 件分別用于調(diào)節(jié)所述底板沿X方向運(yùn)動(dòng)和沿Y方向運(yùn)動(dòng)，所述微分頭的頭 部用于對(duì)所述掃描測(cè)頭的測(cè)量球施加不同的進(jìn)給量。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述微進(jìn)給裝置還包括微分頭支架、第一滑動(dòng)鉸鏈 和第二滑動(dòng)鉸鏈，所述立柱包括第一立柱和第二立柱，所述微分頭固定在 所述微分頭支架上，所述微分頭支架可繞著第一滑動(dòng)鉸鏈和第二滑動(dòng)鉸鏈 轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一滑動(dòng)鉸鏈和第二滑動(dòng)鉸鏈分別可沿著第一立柱和第二立柱 滑動(dòng)，所述微分頭位于所述第一立柱和第二立柱之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述平面度調(diào)節(jié)部件為三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，通過(guò)旋轉(zhuǎn)三 個(gè)調(diào)節(jié)螺釘來(lái)調(diào)節(jié)所述底板的平面度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述X方向調(diào)節(jié)部件為兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，通過(guò)旋轉(zhuǎn)兩 個(gè)調(diào)節(jié)螺釘來(lái)調(diào)節(jié)所述底板沿X方向運(yùn)動(dòng)，所述Y方向調(diào)節(jié)部件為兩個(gè)調(diào) 節(jié)螺釘，通過(guò)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘來(lái)調(diào)節(jié)所述底板沿Y方向運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明還提供了一種采用所述的電感掃描測(cè)頭的測(cè)試裝置的測(cè)試方 法，包括如下步驟：