新型光臂放大式三维扫描测头的制作方法_2

文档序号:10192218阅读:来源:国知局
包括壳体,所述激光源一、激光源二和激光源三均固定在所述壳体内, 所述光电探测器一、光电探测器二和光电探测器三连接在所述壳体内。
[0026]将三个激光源、三个光电探测器,以及平移部件集成该壳体上,便于在精密测量仪 上安装和拆卸,在测量过程中稳定性更好。
[0027] 优选地,所述光电探测器一、光电探测器二和光电探测器三中至少一个旋转连接 在所述壳体上,该光电探测器在位于对应所述激光束的入射光、反射光构成的平面上进行 旋转。
[0028]可旋转的光电探测器能够改变光电探测器和测头基座反射面的相对位置和夹角, 从而改变了光电传感器测量测头基座位移的放大倍数,三个光电探测器能够改变测量基座 在位于不同方向的位移放大倍数,以满足实际需要。
[0029] 优选地,所述光电探测器一、光电探测器二和光电探测器三为位置敏感探测器。
[0030] 该位置敏感探测器(英文为PositionSensitiveDetector,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。
[0031] 优选地,所述光电探测器一、光电探测器二和光电探测器三均为一维位置敏感探 测器。
[0032] -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。
[0033] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果:
[0034] 1、本实用新型所述一种新型光臂放大式三维扫描测头,利用三个激光源分别产生 三条激光束入射到测头基座上,通过测头基座上的不同反射面反射出去,再分别入射到三 个光电探测器上,每个光电探测器能够感应对应激光束的反射位置;当平移部件带动测头 基座做直线运动,以改变测头基座不同反射面上的激光束反射点位置,相应的从测头基座 不同反射面反射出去的三条激光束分别入射到对应光电探测器上的位置也发生改变,处理 系统分别对每个激光束入射到对应光电探测器上反射位置变化值进行计算并分析,能够 得到测头基座在不同方向的直线位移变化值,将不同方向直线位移进行叠加,即可获得该 测头基座在三个方向合成的三维位移量,测头基座发生位移后通过回复部件能够回复至初 始位置,便于下一次的测量;使用时,将该三维扫描测头安装在精密量仪上,当测球与被测 工件直接接触时,受到阻力而产生位移,测球带动测头基座在平移部件上产生位移,通过三 条激光束、测头基座上的三个反射面、三个光电探测器、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测球位移导致的被测工件位置测量偏差,由于每个 光电探测器能够得到一个直线方向的位移量,通过三个光电探测器即能够得到在三个不同 直线方向的位移偏差,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;
[0035] 2、本实用新型所述的平移部件包括导向槽一、导向槽二和导向槽三,其中导向槽 二可相对导向槽一滑动,导向槽三可相对导向槽二滑动,导向槽一的滑动方向与导向槽二 的滑动方向相互垂直,导向槽二的滑动方向与导向槽三的滑动方向相互垂直,导向槽三通 过滑块竖直滑动连接测头基座,测头基座可在导向槽三上进行滑动,因此能够分别实现测 头基座在三维方向即三个相互垂直的方向进行位移,该平移部件结构简单、安装方便; [0036] 3、本实用新型所述的回复部件包括分别设于导向槽一、导向槽二、导向槽三上的 弹簧片一、弹簧片二、弹簧片三,能够分别将导向槽二、导向槽三和测头基座回复至初始位 置,即将三个激光束反射至三个光电探测器上的位置回复至最初位置,便于下一次测头的 测量;
[0037] 4、本实用新型将三个激光源、三个光电探测器、以及平移部件集成该壳体上,便于 在精密测量仪上安装和拆卸,在测量过程中稳定性更好;
[0038] 5、本实用新型的测头基座采用长方体形状,便于加工和安装,三个侧面两两相互 垂直,将三个反射面设于这三个侧面,更容易保证三个反射面相互之间的垂直度精度。
[0039] 6、本实用新型的测头回复部件和平移部件采用层叠平行簧片结构,便于加工与安 装,同时采用Z形簧片结构使得测头结构更紧凑。
【附图说明】:
[0040] 图1为本实用新型所述新型光臂放大式三维扫描测头的结构示意图;
[0041 ]图2为图1中三个激光源、三条激光束、三个光电探测器与测头基座配合的光路图; [0042]图3为图1中平移部件和回复部件与测头基座配合使用的俯视图;
[0043] 图4为图3的正视图;
[0044] 图5为图1中三维扫描测头发生位移后激光源一、激光束一和光电探测器一配合的 光路对比图;
[0045] 图6为图5中光电探测器一旋转一定角度后改变位移放大倍数的示意图。
[0046] 图7为实施例2中采用平行簧片结构的三维扫描测头主体结构示意图;
[0047]图8为图7中测头基座安装座正视结构示意图;
[0048] 图1-6中标记:
[0049] 11、激光源一,12、激光源二,13、激光源三,21、激光束一,22、激光束二,23、激光束 三,31、光电探测器一,32、光电探测器二,33、光电探测器三,4、测头基座,41、反射面一,42、 反射面二,43、反射面三,51、弹簧片一,52、弹簧片二,53、弹簧片三,6、测杆,7、测球,8、平移 部件,81、导向槽一,82、导向槽二,83、导向槽三,84、滑块,9、壳体;
[0050] 图7-8中标记:
[00511 11、激光源一,12、激光源二,13、激光源三,21、激光束一,22、激光束二,23、激光束 三,31、光电探测器一,32、光电探测器二,33、光电探测器三,4、测头基座,41、反射面一,42、 反射面二,43、反射面三,51、弹簧片一,52、弹簧片二,53、弹簧片三,6、测杆,7、测球,81、空 心簧片,82、弹簧片,83、Z形簧片,9、壳体,91、测头基座安装座,92、簧片安装座,93、固定安 装面板。
【具体实施方式】
[0052] 下面结合试验例及【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此 理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本【实用新型内容】所实现的 技术均属于本实用新型的范围。
[0053] 实施例1
[0054]如图1、2所示,一种新型光臂放大式三维扫描测头,包括:
[0055] 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;
[0056]测头基座4,包括至少三个反射面,其中三个反射面,即反射面一41、反射面二42、 反射面三43两两相互垂直设置,三个反射面分别用于反射三条所述激光束,测头基座4上设 有用于检测的测杆6和测球7;
[0057] 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 于接收测头基座4上所述反射面一 41、反射面二42和反射面三43分别反射的激光束一 21、激 光束二22和激光束三23;
[0058]平移部件,用于使测头基座4做直线运动,以改变测头基座4反射面上的所述激光 束一 21、激光束二22和激光束三23的反射点位置;
[0059] 回复部件,用于将测头基座
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