[發明專利]具有復用位置信號的測量裝置

有效

• 申請號: 201611177236.8
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106989668B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: S.A.哈西拉;D.W.塞斯科
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

1.一種用于與坐標測量機一起使用的掃描探針，所述掃描探針包括：

外殼；

觸針懸掛部分，包括：

觸針聯接部分，其配置為剛性地聯接至觸針，所述觸針具有觸針接觸部分；以及

觸針運動機構，其聯接至所述外殼，并且包括：

軸向運動機構，其配置為實現所述觸針聯接部分的軸向運動以在軸向方向上移動所述觸針接觸部分；以及

旋轉運動機構，其配置為實現所述觸針聯接部分圍繞旋轉中心的旋轉運動，以借助于所述旋轉運動而在與所述軸向方向近似垂直的方向上移動所述觸針接觸部分，其中所述旋轉運動機構的彎曲元件用于提供所述旋轉中心；以及

觸針位置檢測部分，包括：

包括可控的旋轉檢測光源和可控的軸向檢測光源的光源配置，所述可控的旋轉檢測光源配置為提供旋轉檢測光束，且所述可控的軸向檢測光源配置為提供軸向檢測光束；

多點位置檢測器部分；

復用信號處理和控制電路；

旋轉位置檢測配置，包括：

旋轉位置檢測光束路徑，配置為接收來自所述可控的旋轉檢測光源的所述旋轉檢測光束；以及

旋轉檢測偏轉器，其包括沿著所述旋轉位置檢測光束路徑的一部分定位的凹面鏡，所述旋轉位置檢測光束路徑沿著所述軸向方向延伸且剛性地聯接至所述觸針聯接部分，且所述凹面鏡的光軸在所述軸向方向上取向，其中所述觸針聯接部分圍繞所述旋轉中心的旋轉運動使所述凹面鏡橫向于其光軸移動，且由此所述凹面鏡向所述多點位置檢測器部分輸出可變偏轉旋轉檢測光束；以及

軸向位置檢測配置，包括：

軸向檢測光束路徑，配置接收來自所述可控的軸向檢測光源的所述軸向檢測光束；以及

軸向檢測偏轉器，其包括沿著所述軸向檢測光束路徑的一部分定位的透鏡，所述軸向檢測光束路徑橫向于所述軸向方向延伸且剛性地聯接至所述觸針聯接部分，且所述透鏡的光軸在橫向于所述軸向方向的方向上取向，

其中所述軸向檢測偏轉器配置為響應于所述觸針聯接部分的軸向運動而在所述軸向方向上移動，由此所述透鏡向所述多點位置檢測器部分輸出可變偏轉軸向檢測光束，且

其中所述軸向檢測偏轉器還配置為響應于所述旋轉運動在橫向于所述軸向方向的至少一個方向移動；

其中：

所述多點位置檢測器部分剛性地聯接至所述外殼且配置為接收所述可變偏轉旋轉檢測光束，并且通過所述可變偏轉軸向檢測光束響應于形成在其上的旋轉檢測點的位置而輸出X和Y位置信號，其中所述X和Y位置信號表示所述觸針聯接部分圍繞所述旋轉中心的旋轉，且

所述多點位置檢測器部分還配置為接收所述可變偏轉軸向檢測光束，并且通過所述可變偏轉旋轉檢測光束響應于形成在其上的點的位置而輸出表示所述觸針聯接部分關于所述軸向方向的位置的Z位置信號；

所述復用信號處理和控制電路配置為將所述可變偏轉旋轉檢測光束和所述可變偏轉軸向檢測光束復用到所述多點位置檢測器部分上，并且提供解復用，以使所述X和Y位置信號與所述Z位置信號分離；以及

所述觸針位置檢測部分配置為使得所述Z位置信號對所述軸向檢測偏轉器在橫向于所述軸向方向的所述至少一個方向上的運動基本上不敏感。

2.如權利要求1所述的掃描探針，其中所述多點位置檢測器部分包括輸出所述Z位置信號的位置光電檢測器，所述Z位置信號響應于由所述可變偏轉軸向檢測光束形成的軸向檢測點或線的所述Z位置光電檢測器沿著Z檢測軸線的位置。

3.如權利要求2所述的掃描探針，其中所述可變偏轉軸向檢測光束至少部分地由所述軸向檢測偏轉器聚焦，以在所述位置光電檢測器上形成所述軸向檢測點或線，且所述軸向檢測偏轉器沿著橫向于所述軸向方向的第一方向的運動改變所述軸向檢測點或線，而基本上不改變所述軸向檢測點或線在所述位置光電檢測器上的有效位置。

4.如權利要求3所述的掃描探針，其中所述軸向位置檢測配置還配置為使得：

所述可變偏轉軸向檢測光束至少部分地由所述軸向檢測偏轉器聚焦，以在所述位置光電檢測器上形成所述軸向檢測點；

所述Z位置信號響應于所述軸向檢測點沿著所述位置光電檢測器的Z檢測軸線的位置；以及

所述軸向檢測偏轉器沿著橫向于所述軸向方向的第二方向的運動改變形成在所述位置光電檢測器上的所述軸向檢測點沿著正交于所述位置光電檢測器的Z檢測軸線的方向的位置。