一种新型光臂放大式三维线性测头的制作方法_2

文档序号:9577870阅读:来源:国知局
选地,还包括壳体,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,所述激光源一、激光源二和激光源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] 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。
[0033] 与现有技术相比,本发明的有益效果:
[0034] 1、本发明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、本发明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、本发明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、本发明将三个激光源、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、本发明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、本发明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为本发明所述一种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:
[0051] 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。
[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4
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