在测头基座4上，激光源1安 装在壳体9上。
[0097] 实施例3
[0098] 一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，如同实施例1 一样，包括：
[0099] 如图1-7所示，三个激光源，即激光源一 11、激光源二12和激光源三13,分别产生 三条激光束，即激光束一 21、激光束二22和激光束三23 ;
[0100] 测头基座4,包括用于检测的测杆6和测球7 ;
[0101] 测头基座4可将三个激光源设置在其上，也可将三个光电探测器设置在其上；
[0102] 三个光电探测器，即光电探测器一 31、光电探测器二32和光电探测器三33,分别 用于接收激光束一 21、激光束二22和激光束三23 ;
[0103] 平移部件与回复部件，用于使测头基座4做直线运动，以改变光电探测器对应的 激光束的入射点位置；
[0104] 回复部件，用于将测头基座4回复至初始位置；
[0105] 本实施例中采用平行簧片结构实现平移部件与回复部件的功能。
[0106] 处理系统，根据光电探测器一 31、光电探测器二32和光电探测器三33上分别接收 到的激光束一 21，激光束二22和激光束三23入射位置变化值，计算得到测球7的三维位移 变化值。
[0107] 与实施例1中不同的是，该扫描测头的平移部件和回复部件有所不同，其中两个 位移方向的平移部件和回复部件均通过一个的平行簧片结构实现，另一个方向的平移部件 和回复部件通过一个Z形簧片结构实现。
[0108] 如图8、9所示，其主体结构主要由两层平行簧片结构与一个Z字型簧片组成。其 中测头基座4安装在4个Z形簧片83上，具体是4个Z形簧片83的一边连接在测头基座 安装座91上，4个Z形簧片83的另一边连接在测头基座4上，测头基座4可以相对图9垂 直于纸面的方向来回运动。测头基座安装座91与簧片安装座92通过2个相互平行的空心 簧片81连接，使测头安装座91可以在空心簧片81的作用下，沿垂直于空心簧片81的方向 相对簧片安装座92来回摆动。簧片安装座92通过2个平行的簧片82连接至固定安装面 板93上，簧片82与空心簧片81相互垂直设置，使簧片安装座92可以在垂直于簧片82平 面的方向相对固定安装面板93来回摆动。从而实现测头基座4在互相垂直的两个空心簧 片81和簧片82平面方向的直线运动与回复运动；另外，通过4个Z形簧片83实现测头基 座4在另外一个方向的直线运动与回复运动，从而形成测头基座4在三个不同直线方向即 XYZ方向直线位移。
[0109] 光电探测器31、光电探测器32、光电探测器33可以安装在测头壳体上，或安装在 测头基座4上。激光源11、激光源12、激光源13安装在固定安装面板93上，或安装在测头 壳体上。
[0110] 将上述的主体结构通过与三个激光束、三个光电探测器配合，方便得到测头基座4 在三个不同直线方向即XYZ方向的位移偏差，以获得被测工件更为准确的位置坐标，最高 精度能够达到纳米级别，提高了三维扫描测头的测量精度；该测头简化了结构，降低了生产 成本，易于批量加工制造。
[0111] 以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明 书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施 方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方 案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于，包括： 三个激光源，用于发射三条激光束，即激光束一（21)、激光束二（22)和激光束三 (23); 三个光电探测器，即光电探测器一（31)、光电探测器二（32)和光电探测器三（33)，分 别用于接收所述激光束一（21)、激光束二（22)和激光束三（23); 测头基座（4)，所述测头基座上设有所述激光源一（11)、激光源二（12)和激光源三 (13)，以及用于检测的测杆（6)和测球（7); 平移部件，用于使所述测头基座（4)做直线运动； 回复部件，用于将所述测头基座（4)回复至初始位置； 处理系统，根据所述光电探测器一（31)、光电探测器二（32)和光电探测器三（33)上分 别获得的激光束一（21)，激光束二（22)和激光束三（23)入射位置变化值，计算得到所述测 球（7)的三维位移变化值。2. -种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于，包括： 三个激光源，用于发射三条激光束，即激光源一（11)发射激光束一（21)，激光源二 (12)发射激光束二（22)，激光源三（13)发射激光束三（23); 三个光电探测器，即光电探测器一（31)、光电探测器二（32)和光电探测器三（33)，分 别用于接收所述激光束一（21)、激光束二（22)与激光束三（23); 测头基座（4)，所述测头基座上设有所述光电探测器一（31)、光电探测器二（32)与光 电探测器三（33)，以及用于检测的测杆（6)和测球（7); 平移部件，用于使所述测头基座（4)做直线运动； 回复部件（5)，用于将所述测头基座（4)回复至初始位置； 处理系统，根据所述光电探测器一（31)、光电探测器二（32)和光电探测器三（33)上分 别获得的激光束一（21)，激光束二（22)和激光束三（23)入射位置变化值，计算得到所述测 球（7)的三维位移变化值。3. 根据权利要求1或2所述的一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于， 所述光电探测器一（31)、光电探测器二（32)、光电探测器三（33)的入射面相互垂直设置， 所述平移部件用于将所述测头基座（4)分别沿相对所述光电探测器一（31)、光电探测器二 (32)、光电探测器三（33)的三个相互垂直的方向移动。4. 根据权利要求3所述的一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于，所 述平移部件包括至少一个导向槽一（81)，所有所述导向槽一（81)之间沿垂直方向设有至 少一个导向槽二（82)，所有所述导向槽二（82)上沿垂直方向设有至少一个导向槽三（83)， 所有所述导向槽三（83)上滑动连接所述测头基座（4)。5. 根据权利要求1所述的一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于，还 包括壳体（9)，所述光电探测器一（31)、光电探测器二（32)与光电探测器三（33)连接在所 述壳体内，所述回复部件（5)为弹簧，其中一端连接在所述壳体（9)上、另一端连接在所述 测头基座（4)上。6. 根据权利要求5所述的一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于，至 少一个所述光电探测器旋转连接在所述壳体（9)上。7. 根据权利要求2所述的一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于，还 包括壳体（9)，所述激光源一（11)、激光源二（12)与激光源三（13)固定在所述壳体（9)内， 所述回复部件（5)为弹簧，其中一端连接在所述壳体（9)上、另一端连接在所述测头基座 (4)上。8. 根据权利要求7所述的一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于，至 少一个所述激光源旋转连接在所述壳体（9)上。9. 根据权利要求1-8任一所述的一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在 于，所述光电探测器一（31)、光电探测器二（32)与光电探测器三（33)为位置敏感探测器。10. 根据权利要求9所述的一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，其特征在于，所 述光电探测器一（31)、光电探测器二（32)与光电探测器三（33)均为一维位置敏感探测器。
【专利摘要】本发明公开了一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头，包括：用于发射三条激光束的三个激光源；用于固定测杆与测球的测头基座，测头基座设有激光源或者光电探测器；用于接收三条入射激光束的三个光电探测器；用于使测头基座做直线运动的平移部件；用于将测头基座回复至初始位置的回复部件；计算得到测球的三维位移变化值的处理系统。该新型三维扫描测头通过三个光电探测器能够得到在三个不同直线方向的测头位移量，进而获得被测工件更为准确的测量坐标。该新型三维扫描测头提高了测量精度，简化了结构，降低了生产成本，易于批量加工制造。
【IPC分类】G01B11/00
【公开号】CN105136038
【申请号】CN201510639541
【发明人】张白, 牛勇, 吴国强
【申请人】北方民族大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月30日