[發明專利]接觸式掃描測頭、坐標測量裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 201810090724.8
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108286937B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 王紅;郭偉青
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 劉延喜

1.一種接觸式掃描測頭，其特征在于，包括發出平行光的發光組件、設于所述發光組件出光側的圓錐透鏡、位于所述圓錐透鏡上遠離所述發光組件一側的電荷耦合器件及用于與待測試件接觸的測試接觸件；所述發光組件包括發光元件和設置于所述發光元件背光側的基板，所述基板用于支撐所述發光元件，保證所述發光元件發出光為平行光；所述測試接觸件固接于所述發光組件上遠離所述出光側的一側，所述發光組件上遠離所述出光側的一側設有若干用于將所述發光組件連接于測量裝置上的彈性件，各所述彈性件圍繞所述測試接觸件與發光組件的連接處設置；所述圓錐透鏡中的錐頂指向所述發光組件。

2.根據權利要求1所述的接觸式掃描測頭，其特征在于，所述測試接觸件為球體，所述測試接觸件通過連接桿與發光組件固接，所述球體用于與所述待測試件接觸。

3.根據權利要求1所述的接觸式掃描測頭，其特征在于，所述圓錐透鏡為平凹角圓錐透鏡。

4.根據權利要求3所述的接觸式掃描測頭，其特征在于，所述電荷耦合器件為板狀，所述電荷耦合器件與所述圓錐透鏡中圓錐的底面間隔預設距離。

5.根據權利要求4所述的接觸式掃描測頭，其特征在于，所述預設距離依據所述電荷耦合器件的尺寸、所述圓錐透鏡的折射率、所述圓錐透鏡中圓錐的體積和底面積確定。

6.根據權利要求1所述的接觸式掃描測頭，其特征在于，還包括設置于所述發光組件邊沿與所述圓錐透鏡邊沿之間的支撐結構。

7.一種坐標測量裝置，其特征在于，包括權利要求1至6任意一項所述的接觸式掃描測頭、工作臺以及位于所述工作臺上且能在工作臺上滑動的測試機構，所述接觸式掃描測頭與所述測試機構連接。

8.根據權利要求7所述的坐標測量裝置，其特征在于，所述測試機構包括：橫跨所述工作臺的橫梁以及支撐所述橫梁且能在所述工作臺兩側邊滑動的支撐組件，垂直于所述橫梁并與所述橫梁滑動連接的滑桿，所述接觸式掃描測頭位于所述滑桿對著所述工作臺的一端，所述滑桿的一端設置有能容納所述接觸式掃描測頭且與其連接的殼體，所述彈性件遠離所述發光組件的一端與所述殼體連接。

9.一種坐標測量系統，其特征在于，包括權利要求7或8所述的坐標測量裝置、光柵尺、計算機裝置，所述坐標測量裝置與所述計算機裝置電性連接，所述光柵尺用于采集所述坐標測量裝置上測試機構和滑桿的坐標值，所述計算機裝置用于依據所述坐標測量裝置測試到的數據和所述光柵尺采集到的所述坐標測量裝置上的坐標值進行運算，確定待測試件的尺寸信息。

10.一種坐標測量方法，其特征在于，應用于權利要求9所述的坐標測量系統，包括：

控制所述測試接觸件在預設測量范圍內與待測試件接觸，改變所述發光組件和圓錐透鏡之間距離，以改變所述發光組件發出的光經過所述圓錐透鏡后在所述電荷耦合器件上的投影圖案，基于所述電荷耦合器件感知到的所述投影圖案確定所述測試接觸件的偏移量；

采集所述測試接觸件在所述坐標測量裝置上的坐標值；

基于所述偏移量、所述坐標值、預設規則確定所述待測試件的尺寸信息。

11.根據權利要求10所述的坐標測量方法，其特征在于，所述投影圖案包括多個同心橢圓，所述測試接觸件為球體，在所述基于所述電荷耦合器件感應到的所述投影圖案確定所述測試接觸件的偏移量的過程中，具體包括：

解析所述電荷耦合器件感知到的所述投影圖案，依據擬合重構確定各所述橢圓的橢圓度；

基于所述橢圓度確定各所述橢圓的面積，依據所述面積確定所述圓錐透鏡與所述電荷耦合器件之間距離；

基于所述距離、所述連接桿長度、所述測試接觸件的直徑確定所述偏移量。