一种石英摆片多参数自动化检测装置及方法与流程

本发明涉及一种自动化检测装置，特别涉及一种适用于石英摆片的多参数自动化检测装置及方法，属于测量检测装置的制造及其应用。

背景技术：

1、石英挠性摆式加速度计是目前捷联式航空重力仪采用的核心测量传感器，石英挠性摆式加速度计的结构相比于其他加速度计而言，具有可靠性高、测量精度高、使用寿命长、体积小、结构简单、易于批量化生产等特点。

2、石英摆片是石英挠性摆式加速度计的核心精密组件，它的加工精度直接影响整个系统的性能。石英摆片是由熔融石英平板加工形成的舌形挠性敏感元件，中心摆舌与石英外环通过两条平行的石英挠性梁相连接。石英摆片在镀膜成品后需对摆片成品进行特征尺寸检测，分别需要检测摆片两面各3个台阶的高度、摆片厚度和摆舌的下垂量。

3、目前生产现场使用卡尺测摆片厚度、偏光显微镜测台阶的高度、工具显微镜测摆舌的下垂量，这些方法存在大量需要人工介入判断的环节，无法实现数据的自动判读和自动导出，因此，急需研制专用检测设备，实现多参数快速、精确的自动化检测。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种石英摆片多参数自动化检测装置及方法，实现摆片台阶高度、摆片厚度和下垂量多参数自动化检测，提高摆片检测精度和检测效率。

2、本发明的技术解决方案是：

3、第一方面，提供了一种石英摆片多参数自动化检测装置，包括运动模块、传感模块、测量工装；测量工装包括具有高平面度的测量工装底座，测量工装底座表面开设有多个圆形孔，圆形孔的直径小于待测摆片的摆环的外径、大于待测摆片的的摆舌的直径，以使摆舌在圆形孔位置向下垂；运动模块带动传感模块移动，传感模块测量待测摆片。

4、在第一方面的某些实现方式中，所述测量工装还包括设置在测量工装底座表面的摆片固定基板，摆片固定基板上开设有v型槽，v型槽的角平分线过圆形孔的圆心，直角边缘的长度大于待测摆片的半径。

5、在第一方面的某些实现方式中，所述测量工装底座上开设有第二连接孔，摆片固定基板上开设有第二定位孔，销钉穿过第二定位孔插入到第二连接孔内。

6、在第一方面的某些实现方式中，所述测量工装底座表面开设有放置槽，放置槽与圆形孔连通，且沿着圆形孔径向方向向远离圆形孔的方向延伸。

7、在第一方面的某些实现方式中，所述圆形孔在测量工装底座设置多排，每一排圆形孔包括多个圆形孔x，摆片固定基板上对应一排圆形孔的v型槽连通到一起，直角槽位于一排圆形孔的同一侧。

8、在第一方面的某些实现方式中，所述运动模块包括高精度三维滑台，高精度三维滑台包括移动托板，移动托板能够进行x、y、z向的移动，z向垂直于平台表面，传感模块安装在移动托板上；传感模块包括高精度激光位移传感器。

9、在第一方面的某些实现方式中，还包括机柜和控制模块，机柜包括机柜上部分、机柜下部分，平台固定于机柜上部分，控制模块设置于机柜下部分；控制模块包括控制器、计算机，计算机通过控制器、控制运动模块进行移动、传感模块进行检测。

10、第二方面，提供了一种石英摆片多参数自动化检测方法，根据上述任一所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，包括：

11、s1:将测量工装安装到平台上；并在测量工装上放置待测摆片；

12、s2:运动模块带动传感模块移动对待测摆片进行检测，传感模块移动至测量工装底座上表面，获得底座上表面位置h0，传感模块再移动至待测摆片台阶中心位置，检测获得待测摆片台阶高度h2，摆片厚度＝h2-h0；

13、s3:运动模块带动传感模块移动对待测摆片进行检测，传感模块移动至待测摆片的摆环非台阶位置正上方，检测获得摆环非台阶位置h1，传感模块再移动至待测摆片台阶中心位置，检测获得待测摆片台阶高度h2，台阶高度＝h2-h1；

14、s4:重复进行s3，测量其他两个台阶的高度；

15、s5:高精度激光位移传感器4移动到待测摆片上表面，传感模块移动至待测摆片53的摆环531非台阶位置正上方，检测获得摆环531非台阶位置h1，高精度激光位移传感器4移动到待测摆片的摆舌532的最低处h4，检测获得摆舌532最低处的位置h4，摆舌532的下垂量＝h4-h1；

16、s6:依次对每一个待测摆片的表面进行步骤s2-s5的检测；

17、s7:将待测摆片在测量工装上翻面，然后重复步骤s2-s5继续对每一个待测摆片反面进行检测。

18、在第二方面的某些实现方式中，所述正面和反面的测量，对于同一个待测摆片获得了多个摆片厚度，将同一个待测摆片的摆片厚度进行求均值，获得该待测摆片的摆片厚度。

19、装置由运动模块(高精度三维滑台)、传感模块(高精度激光位移传感器)、测量工装及控制模块构成。为了避免接触测量时对摆片造成的变形划伤等影响，采用高精度激光位移传感器进行非接触式测量；利用高精度三维滑台移动传感器，使之到达指定测量位置。该装置通过计算机对各个模块进行集中控制，具有较高的自动化程度、检测精度和检测效率。

20、综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

21、1)针对石英摆片硬、脆、易碎，而且石英摆片外圆表面具有弹性，受力时会发生变形的特点，为了避免摆片受力过大所造成的摆片损伤和变形，采用非接触式的高精度激光位移传感器进行测量。

22、2)摆片装夹通过专用测量工装，使摆片在不受外力的情况下保持自由状态，测量结果更加真实有效。

23、3)高精度三维滑台和测量工装的高精度定位，使每个摆片测量位置相同，提高了测量的重复精度。

24、4)测量流程自动化程度高，可实现多参数检测一键式操作。

技术特征：

1.一种石英摆片多参数自动化检测装置，其特征在于：包括运动模块、传感模块、测量工装(5)；

2.根据权利要求1所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，其特征在于：所述运动模块和测量工装(5)安装在同一个平台上。

3.根据权利要求1或2所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，其特征在于：所述测量工装(5)还包括设置在测量工装底座(51)表面的摆片固定基板(52)，摆片固定基板(52)上开设有通孔，通孔的一侧为v型槽(522)，v型槽(522)的角平分线过圆形孔(512)的圆心，直角边缘的长度大于待测摆片(53)的半径。

4.根据权利要求3所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，其特征在于：所述测量工装底座(51)上开设有第二连接孔(514)，摆片固定基板(52)上开设有第二定位孔(521)，销钉穿过第二定位孔(521)插入到第二连接孔(514)内。

5.根据权利要求3所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，其特征在于：所述测量工装底座(51)表面开设有放置槽(513)，放置槽(513)与圆形孔(512)连通，且沿着圆形孔(512)径向方向向远离圆形孔(512)的方向延伸。

6.根据权利要求3所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，其特征在于：所述圆形孔(512)在测量工装底座(51)设置多排，每一排圆形孔(512)包括多个圆形孔x，摆片固定基板(52)上对应一排圆形孔(512)的v型槽(522)连通到一起，位于一排圆形孔(512)的同一侧。

7.根据权利要求1所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，其特征在于：所述运动模块包括高精度三维滑台，高精度三维滑台包括移动托板，移动托板能够进行x、y、z向的移动，z向垂直于平台表面，传感模块安装在移动托板上；

8.根据权利要求2所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，其特征在于：还包括机柜和控制模块，机柜包括机柜上部分(1)、机柜下部分(2)，平台固定于机柜上部分(1)，控制模块设置于机柜下部分(2)；控制模块包括控制器(7)、计算机(8)，计算机(8)通过控制器、控制运动模块进行移动、传感模块进行检测。

9.一种石英摆片多参数自动化检测方法，其特征在于：根据权利要求1-8任一所述的一种石英摆片多参数自动化检测装置，包括：

10.根据权利要求9所述的一种石英摆片多参数自动化检测方法，其特征在于：所述正面和反面的测量，对于同一个待测摆片(53)获得了多个摆片厚度，将同一个待测摆片(53)的摆片厚度进行求均值，获得该待测摆片(53)的摆片厚度。

技术总结
本发明针对石英摆片硬、脆、易碎，接触测量受力时会发生变形的问题，提供了一种适用于石英摆片的自动化检测装置及方法，属于测量检测装置的制造及其应用技术领域，包含运动模块、传感模块、测量工装及控制模块四个部分。运动模块将传感模块精确移动到指定位置，通过传感模块对放置在测量工装上的待测摆片的两面各3个台阶的高度、摆片厚度和摆舌的下垂量进行高精度测量。具有集成控制、一键操作、检测效率高和精度好的特点，可广泛应用于微小零件尺寸的高精度测量。

技术研发人员：王静,陈晓磊,张国锐,刘建梅,刘明智,崔璨
受保护的技术使用者：北京航天控制仪器研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13