CN102865818A

CN102865818A - 接触式测长装置

Info

Publication number: CN102865818A
Application number: CN 201210335327
Authority: CN
Inventors: 赵春花
Original assignee: Kunshan Yunco Precision Co Ltd
Current assignee: Kunshan Yunco Precision Co Ltd
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: CN102865818B

Abstract

本发明提供了一种接触式测长装置，包括右测针、右空气导轨、右激光尺、右端板、右激光位移传感器、右激光位移传感器安装板、右连接件、右数据线接头、底板、左激光位移传感器安装板、左激光尺、左激光位移传感器、左数据线接头、左端板、左测针、左弹簧、左空气导轨、左连接件、左进气接头、右进气接头、右弹簧；本发明具有两个反向安装的左测针和右测针，能实时读取轴系在运动过程中产生的线性运动误差，并将该误差值及时反馈到控制***，以对测量值进行误差补偿，最终消除轴系误差对测量精度带来的影响，进一步提高了测量精度，使在精密测量领域面向精密模具、光学元件制造、数控加工领域中实现亚微米级甚至更小的测量精度成为可能。

Description

接触式测长装置

技术领域

本发明涉及精密测量设备领域，具体涉及一种具有轴系误差补偿功能的接触式测长装置。

背景技术

在精密测量设备领域，常需对物体表面形貌高低或长短进行测量，在精密模具、光学镜片制造、数控加工等领域常被应用，以精确测量得到被加工表面的形状误差和位置精密误差。

传统应用于该领域的测量设备有三坐标测量仪、影像测量仪等。三坐标测量仪是采用接触式的测量方式，利用接触式测头对被测物表面某点相对基准面的高度或长短进行测量，并通过三坐标测量仪的轴系，带动测头运动，以对被测物表面进行点测量或是线性扫描测量，从而获得多个的测量数据，再经过数据拟合，以得到整个被测物表面的形貌特征参数，构成空间曲面，再与理论表面形位公差比对，最终得到加工误差，并以此判定加工精度。影响测量仪是通过CCD摄像技术对被测物表面进行摄像，再利用机器视觉和图像处理技术对所摄取图形进行处理，以构建被测物表面的形貌特征参数，与三坐标测量仪相同进行加工误差判定方法相同，以获得最终的加工精度。由于应用行业中被加工物绝大部分表面均不是非常洁净，或是表面具有高亮度发光、甚至是透明材料，面对这类被测物的表面形位公差测量时，采用影像测量仪会受到材料特性影响而导致精度无法满足要求，同时，受机器视觉技术制约，很难使测量精度达到亚微米级设置更小。而采用三坐标测量仪时，在测量过程中，需需要轴系带动接触式测头或是影像测头运动，以获得整个被测物表面的形位公差。在轴系运动过程中，不可避免地会引入轴系运动误差，从而影响最终的测量精度，制约了以往测量设备测量精度从微米级向亚微米级的飞跃。

发明内容

针对现有技术的上述背景技术中存在的缺陷和问题，本发明的目的是提供一种能够解决在测量过程中因轴系运动精度影响导致测量精度难以达到亚微米或是更小精度的问题的接触式测长装置。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种接触式测长装置，包括右测针、右空气导轨、右激光尺、右端板、右激光位移传感器、右激光位移传感器安装板、右连接件、右数据线接头、底板、左激光位移传感器安装板、左激光尺、左激光位移传感器、左数据线接头、左端板、左测针、左弹簧、左空气导轨、左连接件、左进气接头、右进气接头、右弹簧；其中，左空气导轨和右空气导轨安装在底板的左右两侧，所述的左空气导轨与左端板之间安装有左弹簧，左端板靠外侧安装有左测针；右空气导轨与右端板之间安装有右弹簧，右端板靠外侧安装有右测针；左空气导轨的导芯的一端安装有左连接件，右空气导轨的导芯的一端安装有右连接件，所述左连接件上安装有左激光尺，右连接件上安装有右激光尺，左激光尺对应位置安装有左激光位移传感器，右激光尺对应位置安装有右激光位移传感器；所述的左进气接头与左空气导轨的导芯连接，所述的右进气接头与右空气导轨的导芯连接。

作为上述技术方案的优选，所述左空气导轨和右空气导轨的结构相同，包括：进气口、导套、导芯，左空气导轨通过导芯与左弹簧连接，右空气导轨通过导芯与右弹簧连接。

作为上述技术方案的优选，左空气导轨和右空气导轨的导芯仅能沿水平方向左右移动。

作为上述技术方案的优选，所述的左激光位移传感器相对左激光尺的安装精度通过左激光位移传感器安装板来进行调节，右激光位移传感器相对右激光尺的安装精度通过右激光位移传感器安装板来进行调节。

本发明与以往同类产品相比，具有两个相对平行且反向安装的左测针和右测针，能实时读取轴系在运动过程中产生的线性运动误差，并将该误差值及时反馈到控制***，以对测量值进行误差补偿，最终消除轴系误差对测量精度带来的影响，进一步提高了测量精度，使在精密测量领域面向精密模具、光学元件制造、数控加工领域中实现亚微米级甚至更小的测量精度成为可能。该装置可安装在以往测量设备上使用，仅需要更换以往设备上的测头，并安装与轴系平行的标准块，即可对轴系精度进行同步测量，并实时补偿掉轴系精度与测量精度的影响，该测长装置通过实践验证，在补偿了轴系运动误差后，测量精度可达到50nm以内，具有广泛应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的接触式测长装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的左空气导轨、右空气导轨的结构示意图；

图3为本发明实施例的接触式测长装置的工作状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的一种接触式测长装置，包括右测针1、右空气导轨2、右激光尺3、右端板4、右激光位移传感器5、右激光位移传感器安装板6、右连接件7、右数据线接头8、底板9、左激光位移传感器安装板10、左激光尺11、左激光位移传感器12、左数据线接头13、左端板14、左测针15、左弹簧16、左空气导轨17、左连接件18、左进气接头19、右进气接头20、右弹簧21；其中，左空气导轨17和右空气导轨2安装在底板9的左右两侧，所述的左空气导轨17与左端板14之间安装有左弹簧16，左端板14外侧安装有左测针15；右空气导轨2与右端板4之间安装有右弹簧21，右端板4外侧安装有右测针1；左空气导轨17的导芯的一端安装有左连接件18，右空气导轨2的导芯的一端安装有右连接件7，所述左连接件18上安装有左激光尺11，右连接件7上安装有右激光尺3，左激光尺11对应位置安装有左激光位移传感器12，右激光尺3对应位置安装有右激光位移传感器5；所述的左进气接头19与左空气导轨17的导芯连接，所述的右进气接头20与右空气导轨2的导芯连接。

所述的左激光位移传感器12相对左激光尺11的安装精度通过左激光位移传感器安装板10来进行调节，右激光位移传感器5相对右激光尺3的安装精度通过右激光位移传感器安装板6来进行调节。

如图2所示，所述左空气导轨17和右空气导轨2的结构相同，包括：进气口22、导套23、导芯24，左空气导轨17通过导芯与左弹簧16连接，右空气导轨2通过导芯与右弹簧21连接；左空气导轨17和右空气导轨2的导芯仅能沿水平方向左右移动。

如图3所示，所述的左测针15与标准块29接触，右测针1与被测物34接触；左进气接头19与左空气导轨17的导芯连接，当给通过进气口22给左空气导轨17供气时，导芯将处于悬浮状态，由于导芯仅能水平左右移动，向导芯内部吹气，使导芯向外侧移动，使得左弹簧16受压，通过控制吹气压力来控制左测针15接触标准块29表面的测量力，从而确保各点测量力相同，测量精度保持稳定一致；所述的右进气接头20与右空气导轨2的导芯连接，同样，当给右空气导轨20供气时，导芯也处于悬浮状态，由于导芯仅能水平左右移动，向导芯内部吹气，使导芯向外侧移动，使得右弹簧21受压，通过控制吹气压力来控制右测针1接触被测物34表面的测量力，从而确保各点测量力相同，测量精度保持稳定一致；

应用本发明接触式测长装置时，如图3所示，将接触式测长装置32安装到Z直线轴28上，而Z直线轴28被固定在Y直线轴31上，标准块29固定在与Y直线轴31和Z直线轴28构成的平面相平行的方向上，而固定被测物34的真空吸盘25相对标准块29平行固定在接触式测长装置32的另一端。测量时，让真空吸盘25将被测物34吸附固定好。让Y直线轴31和Z直线轴28带动接触式测长装置32运动，而左测针15、右测针1分别在标准块29和被测物34的表面进行扫描测量，测量数据实时被左测针15后部对应的左激光位移传感器12，以及右测针1后部对应的右激光位移传感器5读出。假设右测针1运动到被测物34表面的A点，此时从左测针15对应的左激光位移传感器12读取的误差值为ΔX1，右测针1对应的右激光位移传感器5读取的测量值为ΔX2，则实际该点测量值X1=ΔX2-ΔX1，进而实现对轴系精度的实时补偿。控制***驱动Y直线轴31和Z直线轴28运动，确保右测针1扫描到被测物34表面的各点，从而能得到被测物34表面各点的测量值。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种接触式测长装置，其特征在于，包括右测针、右空气导轨、右激光尺、右端板、右激光位移传感器、右激光位移传感器安装板、右连接件、右数据线接头、底板、左激光位移传感器安装板、左激光尺、左激光位移传感器、左数据线接头、左端板、左测针、左弹簧、左空气导轨、左连接件、左进气接头、右进气接头、右弹簧；其中，左空气导轨和右空气导轨安装在底板的左右两侧，所述的左空气导轨与左端板之间安装有左弹簧，左端板靠外侧安装有左测针；右空气导轨与右端板之间安装有右弹簧，右端板靠外侧安装有右测针；左空气导轨的导芯的一端安装有左连接件，右空气导轨的导芯的一端安装有右连接件，所述左连接件上安装有左激光尺，右连接件上安装有右激光尺，左激光尺对应位置安装有左激光位移传感器，右激光尺对应位置安装有右激光位移传感器；所述的左进气接头与左空气导轨的导芯连接，所述的右进气接头与右空气导轨的导芯连接。

2.根据权利要求1所述的一种接触式测长装置，其特征在于，所述左空气导轨和右空气导轨的结构相同，包括：进气口、导套、导芯，左空气导轨通过导芯与左弹簧连接，右空气导轨通过导芯与右弹簧连接。

3.根据权利要求1所述的一种接触式测长装置，其特征在于，所述左空气导轨和右空气导轨的导芯仅能沿水平方向左右移动。

4.根据权利要求1所述的一种接触式测长装置，其特征在于，所述的左激光位移传感器相对左激光尺的安装精度通过左激光位移传感器安装板来进行调节，右激光位移传感器相对右激光尺的安装精度通过右激光位移传感器安装板来进行调节。