[實用新型]一種接觸式三維跟蹤掃描測頭

有效

• 申請號: 201820137346.X
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN207963827U
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 萬浩;于澤源;吳年漢;陶冶;李彥;趙武;李文強;李翔龍;熊艷;王凱
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵

一種接觸式三維跟蹤掃描測頭，由運動單元、感測單元、限位單元、信號處理單元及安裝體系組成。所述運動單元包括探針、下運動板、下回復機構、Z向傳動機構、X向傳動機構、Y向傳動機構、上運動板和上回復機構；所述感測單元由Z向直線位移傳感器、X向直線位移傳感器和Y向直線位移傳感器組成，三個傳感器中心線相互平行、橫截面中心的連線構成等腰直角三角形，從而將探針末端的球頭沿X、Y、Z三個方向的位移分別通過三個傳感器獲取并轉換成電信號輸出，實現了簡單實用的機械式解耦，使測頭具有空間利用率高、體積小巧、結構簡單，優良的動態響應性能及測量大型復雜曲面零件廓形尺寸的能力，并可提高測量精度。

技術領域

本實用新型屬于工件坐標掃描測量領域，涉及一種用于三坐標測量機或數控加工中心上的接觸式三維跟蹤掃描測頭。

背景技術

現代制造業領域，對大型復雜曲面零件廓形尺寸的高效精密測量需求量較大，通常使用三坐標測量機對工件表面廓形進行測量，以獲得工件表面各點的三維空間坐標參數。三坐標測量機中，最為核心的部件是用于探測工件表面的測量探頭(簡稱測頭)。所述測頭可分為接觸式與非接觸式兩大類，其中接觸式測頭可細分為觸發式測頭與掃描式測頭。掃描式測頭較觸發式測頭具有更高的測量速度，適合于大型復雜曲面零件整體廓形的精密高效測量，但因其機械結構復雜，常采用串聯式導向機構或位移傳感器感測方向相互正交的并聯式導向機構，導致測頭體積龐大、加工難度大、制造成本高；再者，因結構復雜笨重導致測頭動態響應性能差，無法連續、快速跟蹤曲率突變較大的曲面零件，極易發生碰撞與脫模。

中國專利ZL 201310296616.3公開了一種接觸式三維掃描測頭，該測頭采用多組平行簧片組成的串聯式導向機構，機械結構復雜、空間利用率低、體積龐大，測量某一方向位移時會受到其它兩個方向測量裝置的影響，導致其性能不穩定，精度較低；該設備沒有防止探頭擺動超過極限位置的限位機構，無法有效保護測頭，使得當探頭遇到工件摩擦系數過大或曲面不平滑等不利因素時會出現過壓、脫模和振蕩，甚至導致測量設備損毀。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構緊湊、體積小巧、動態響應快的接觸式三維跟蹤掃描測頭，以便于測量復雜工件表面的三維信息，并提高測量精度和測頭工作的安全性。

本實用新型所述接觸式三維跟蹤掃描測頭，由運動單元、感測單元、限位單元、信號處理單元及用于安裝運動單元、感測單元、限位單元、信號處理單元的安裝體系組成；所述運動單元包括探針、下運動板、下回復機構、下固定片、Z向傳動機構、X向傳動機構、Y向傳動機構、上運動板、上回復機構和上固定片，下回復機構和上回復機構均含有彈性件；所述感測單元由Z向直線位移傳感器、X向直線位移傳感器和Y向直線位移傳感器組成；所述限位單元由Z向限位傳感機構、X向限位傳感機構和Y向限位傳感機構組成；所述信號處理單元包括信號處理器和電路板；所述安裝體系包括殼體、頂蓋、底蓋、第一支撐柱、第二支撐柱、第三支撐柱和支承板，第一支撐柱至少為三根，第二支撐柱和第三支撐柱的數量與第一支撐柱的數量相同，底蓋中心部位設置有供運動單元中的探針通過的中心孔；

上述各構件、器件的安裝組合方式如下：

所述底蓋與殼體下端可拆卸連接；各根第一支撐柱下端分別與下回復機構和底蓋周邊組合，將下回復機構可拆卸式地固定在底蓋上，各根第一支撐柱上端分別與上回復機構周邊連接，將上回復機構可拆卸式固定在第一支撐柱上；各根第二支撐柱下端分別與上回復機構周邊連接，各根第二支撐柱的上端分別與支承板周邊連接，將支承板可拆卸式固定在第二支撐柱上；各根第三支撐柱下端分別與支承板周邊連接，各根第三支撐柱上端分別與所述電路板周邊連接，將電路板可拆卸式固定在第三支撐柱上；