一种直接入射式光臂放大型二维线性测头的制作方法_2

文档序号:9429134阅读:来源:国知局
所述测头基 座上,可旋转的光电探测器能够改变光电探测器与对应激光源的相对位置和夹角,从而改 变了光电探测器测量测头位移的放大倍数,两光电探测器能够改变测量基座在位于不同方 向的位移测量放大倍数,以满足实际需要。
[0031] 优选地,该上述技术方案二中的二维线性测头还包括壳体,两个所述激光源可旋 转安装在所述壳体上,所述回复部件为弹簧,其中一端连接在所述壳体上、另一端连接在所 述测头基座上。
[0032] 探测器进一步优选地,激光源可旋转安装在所述壳体上,光电探测器安装在所述 测头基座上,可旋转的激光源能够改变激光源与对应光电探测器的相对位置和夹角,从而 改变了光电探测器测量测头位移的放大倍数,两光电探测器能够改变测量基座在位于不同 方向的位移测量放大倍数,以满足实际需要。
[0033] 优选地,所有技术方案一和技术方案二中的所述光电探测器为位置敏感探测器。
[0034] 该光电探测器选用为常用的位置敏感探测器(英文为Position Sensitive Detector,简称PSD),属于半导体器件,一般做成PN结构,其工作原理是基于横向光电效 应,能够用于位置坐标的精确测量,具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单 等优点。
[0035] 进一步优选地,所述光电探测器为一维位置敏感探测器。
[0036] 一维位置敏感探测器(简称一维PSD),可以探测出一个亮点在它的一个唯一方向 上表面的移动。分别将一维PSD安装在壳体的X轴、Y轴或Z轴,抑或其他方向,以获得其在 该方向的位移值,并将其补偿到被测工件的测量值上,以获得该一维方向更准确的测量值。
[0037] 与现有技术相比,本发明的有益效果:
[0038] 1、本发明所述一种直接入射式光臂放大型二维线性测头,该两种技术方案均利用 两个激光源分别发射两束激光束,入射到两个光电探测器上,每个光电探测器能够感应对 应激光束的入射位置;当平移部件带动测头基座做直线运动,两束激光束分别入射到对应 光电探测器上的位置也相应发生改变;根据几何关系,处理系统分别对每个激光束入射到 对应光电探测器上入射位置变化值进行计算并分析,能够得到测头基座在位于其直线位移 方向的位移变化值,进而能够获得该测头基座在两个方向合成的二维位移量;测头基座发 生位移后通过回复部件回复至初始位置,便于下一次的测量;该二维测头安装在精密量仪 上,通过两个激光源、两个光电探测器、处理系统配合,能够计算得到测球的位移量,以补偿 测球接触被测工件时位移导致的被测工件定位偏差,由于每个光电探测器能够得到一个直 线方向的位移量,通过两个光电探测器即能够得到在两个不同直线方向的位移量,即可获 得被测工件在测头基座二维位移方向的更为准确的测量坐标,最高精度能够达到纳米级 另IJ,提高了二维线性测头的测量精度,该测头简化了结构,降低了生产成本,易于批量加工 制造;
[0039] 2、本发明所述的平移部件通过相互垂直的导向槽一、导向槽二来完成不同方向的 直线位移,导向槽二可以沿着导向槽一进行滑动,测头基座可以沿着导向槽二滑动,实现二 维移动;当测球与被测工件直接接触时,受到阻力,测头基座相对导向槽二产生滑动,导向 槽二又相对导向槽一产生滑动,进而实现测头基座在两个方向的位移,这两个方向构成的 平面,即为测头基座的二维位移面,该平移部件结构简单、安装方便、测量精度高;
[0040] 3、该测头包括用于固定在精密量仪上的壳体,该壳体内集成两个激光源、两个光 电探测器、测头基座、平移部件以及回复部件,便于安装和拆卸;
[0041] 4、本发明所述的每个光电探测器相对测头基座可旋转,从而能够改变该光电探测 器和激光源的相对位置和夹角,从而改变了光电探测器测量测头位移的放大倍数,两光电 探测器能够改变测量基座在位于两个不同方向的位移测量放大倍数,以获得该二维方向更 准确的测量值,以满足实际需要;
[0042] 5、本发明所述的每个激光源相对测头基座可旋转,从而能够改变该光电探测器和 激光源的相对位置和夹角,从而改变了光电探测器测量测头位移的放大倍数,两光电探测 器能够改变测量基座在位于两个不同方向的位移测量放大倍数,以获得该二维方向更准确 的测量值,以满足实际需要;
【附图说明】:
[0043] 图1为本发明所述一种直接入射式光臂放大型二维线性测头的结构示意图;
[0044] 图2为图1中测头基座在平移部件上与两个光电探测器配合工作时的俯视图;
[0045] 图3为图2中平移部件的结构示意图;
[0046] 图4为图1中测头基座在平移部件上位移如后的光路不意图;
[0047] 图5为图4中光电探测器一旋转一定角度后的光路示意图;
[0048] 图6为本发明所述一种直接入射式光臂放大型二维线性测头的另一种结构示意 图;
[0049] 图7为图5中测头基座在平移部件上与两个激光源配合工作时的俯视图。
[0050] 图8为两层双簧片结构二维线性测头结构示意图
[0051] 图1-7中标记:
[0052] 11、激光源一,12、激光源二,21、激光束一,22、激光束二,31、光电探测器一,32、光 电探测器二,4、测头基座,5、回复部件,6、测杆,7、测球,81、导向槽一,82、导向槽二,83、滑 块,9、壳体。
[0053] 图8中标记:
[0054] 11、激光源一,12、激光源二,21、激光束一,22、激光束二,31、光电探测器一,32、光 电探测器二,4、测头基座,6、测杆,7、测球,81、簧片一,82、簧片二,91、安装支撑架,92、固定 平板,93、测头基座安装板。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合试验例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解 为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本 发明的范围。
[0056] 实施例1
[0057] 如图1所示,一种直接入射式光臂放大型二维线性测头,包括:
[0058] 两个激光源,用于发射两条激光束,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 ;
[0059] 测头基座4,所述测头基座4上设有激光源一 11与激光源二12,以及用于检测的 测杆6和测球7 ;
[0060] 两个光电探测器,即光电探测器一 31、光电探测器二32,分别用于接收激光束一 21、激光束二22 ;
[0061] 平移部件,用于使测头基座4做直线运动;
[0062] 回复部件5,用于将测头基座4回复至初始位置;
[0063] 处理系统,根据光电探测器一 31、光电探测器二32上所接收到的激光束一 21、激 光束二22入射位置变化值,计算得到测球7的位移变化值。
[0064] 其中,上述的两个光电探测器的入射面相互垂直设置,平移部件用于平移测头基 座4,即将测头基座4沿相对两个光电探测器的一个垂直平面(即图1中的水平面)做运 动,以实现激光束入射到对应光电探测器上的位置发生变化,以实现测头位移的测量。
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