基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105466339A(43)申请公布日2016.04.06(21)申请号201510937717.3(22)申请日2015.12.16(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市武侯区一环路南一段24号(72)发明人许斌方辉尹德强刘乾乾(51)Int.Cl.G01B11/02(2006.01)G01B11/30(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统(57)摘要本发明公开了一种基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统，涉及微结构面形质量检测技术领域。所述的传感器系统主要由测头模块、测头支撑模块、位移检测模块、测量力控制模块等组成；所述的测头模块包括探针、探杆、限位机构和轴套，所述的测头支撑模块为磁悬浮轴承，为测头模块提供径向支持力，所述的位移检测模块为一种精密光栅，所述的测量力控制模块主要包括定滑轮机构和标准质量块，通过调节标准质量块的质量来调节测量力。本发明采用标准质量块与定滑轮机构结合的方式提供测量力，能够针对不同被测工件提供不同的测量力，在保证测量力恒定可控的同时，简化了接触式位移传感器的设计结构，提高了对微形貌测量的测量精度。CN105466339ACN105466339A权利要求书1/1页1.基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统，主要包括：测头模块、测头支撑模块、位移检测模块、测量力控制模块、轴承控制模块、位移信号采集模块、信号分析处理模块等；其特征是：所述的测头模块包括用于接触样品表面并感知其表面形貌变化的探针(1)、探杆(2)、限位机构(3)和轴套(6)，探针(1)固定连接在探杆(2)的左侧端面上，限位机构(3)固定在探杆(2)左侧部位上，所述的探杆(2)上固定套有轴套(6)且设置在测头支撑模块内；所述的测头支撑模块包括传感器基座(4)和磁悬浮轴承(5)，所述的传感器基座(4)固定在测量设备的工作台(9)上，所述的磁悬浮轴承(5)固定安装在传感器基座(4)上，并通过轴承控制模块(11)与信号分析处理模块(13)连接；所述的位移检测模块为光栅尺，包括标尺光栅(7-1)和读数头(7-2)，所述的标尺光栅(7-1)嵌套在探杆(2)上，可跟随探杆(2)移动，所述的读数头(7-2)与标尺光栅(7-1)相对应，固定在传感器基座(4)的中间凸起部位上，并通过位移信号采集模块(12)与信号分析处理模块(13)连接；所述的测量力控制模块(10)由标准质量块(10-1)和定滑轮机构(10-2)组成。2.如权利要求1所述的一种用于工件表面微形貌检测的位移传感器系统，其特征是：所述的测头模块的中轴线沿X轴方向水平设置在测头支撑模块的中轴线上，所述的探针(1)与探杆(2)同轴连接；所述的限位机构(3)固定于探杆(2)的左侧，传感器系统未工作时限位机构(3)与所述的传感器基座(4)的左侧内壁接触；所述的轴套(6)同轴固定套在探杆(2)上，轴套(6)与所述的磁悬浮轴承(5)对应，沿X轴方向横向设置在磁悬浮轴承(5)的中轴线上，并与磁悬浮轴承(5)之间存在一定间隙，可与探针(1)、探杆(2)和限位机构(3)一起沿水平方向左右移动。3.如权利要求1所述的基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统，其特征是：所述的轴套(6)为磁性材质，所述的磁悬浮轴承(5)通过与轴套(6)的磁力作用，提供测头模块所需的径向支承力。4.如权利要求1所述的基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统，其特征是：所述的测量力调节模块(10)由标准质量块(10-1)和定滑轮机构(10-2)组成；所述的定滑轮机构固定在传感器基座(4)内，其一端连接轴套(6)另一端连接标准质量块(10-1)，所述的标准质量块的重力通过定滑轮机构(10-2)作用于所述的轴套上。5.如权利要求1所述的基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统，其特征是：所述的位移信号检测模块为一种精密光栅；所述的信号分析处理模块为计算机或一种常用的微处理器。2CN105466339A说明书1/3页基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统技术领域[0001]本发明涉及微结构表面形貌测量与质量检测技术领域，特别涉及基于标准质量块控制测量力的微形貌检测位移传感器系统。背景技术[0002]接触式测量是一种最基本的表面形貌测量方法，以其测量范围大、分辨率高、测量结果稳定、重复性好等特点，在工业在线和离线零件的表面形貌测量检测和表征中具有广泛的应用，并占有极其重要的地位。[0003]对于接触式位移传感器，探针和被测工件之间测量力的大小是影响传感器检测质量高低的重要因素。测量力过大，探针尖端容易磨损和折断，降低测