一种主动式螺纹及轮廓扫描装置及方法.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CN107976156A(43)申请公布日2018.05.01(21)申请号201711268289.5(22)申请日2017.12.05(71)申请人深圳市中图仪器股份有限公司地址518000广东省深圳市南山区西丽街道学苑大道1001号南山智园B1栋2层(72)发明人黄正青马俊杰邹功文(74)专利代理机构深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙)44248代理人孙伟(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种主动式螺纹及轮廓扫描装置及方法(57)摘要本发明提供了一种主动式螺纹及轮廓扫描装置，包括测针、测力反馈机构、水平设置的测杆、水平拉力检测机构和运动系统，所述测针设置在所述测力反馈机构上，所述测力反馈机构与所述水平拉力检测机构通过所述测杆连接，所述水平拉力检测机构与所述运动系统连接。本发明还提供了一种基于主动式螺纹及轮廓扫描装置的主动式螺纹及轮廓扫描方法。本发明的有益效果是：通过实时调整测力大小，保证了测量过程中测力基本恒定，进而保证测量的数据更真实反映螺纹及轮廓表面；改善了扫描过程中爬坡、下坡出现的问题，如测针脱离工件表面，及测针被卡住、损坏等情况；提高了扫描速度。CN107976156ACN107976156A权利要求书1/2页1.一种主动式螺纹及轮廓扫描装置，其特征在于：包括测针、测力反馈机构、水平设置的测杆、水平拉力检测机构和运动系统，所述测针设置在所述测力反馈机构上，所述测力反馈机构与所述水平拉力检测机构通过所述测杆连接，所述水平拉力检测机构与所述运动系统连接。2.根据权利要求1所述的主动式螺纹及轮廓扫描装置，其特征在于：所述运动系统包括测杆垂直轴方向运动系统和水平方向运动系统，所述水平拉力检测机构与与所述测杆垂直轴方向运动系统，所述测杆垂直轴方向运动系统与所述水平方向运动系统连接。3.根据权利要求2所述的主动式螺纹及轮廓扫描装置，其特征在于：所述测力反馈机构包括测杆垂直方向能摆动的弹性装置和用于监测所述弹性装置变形量的第一位移传感器，所述弹性装置连接于所述测针、测杆之间。4.根据权利要求2所述的主动式螺纹及轮廓扫描装置，其特征在于：所述水平拉力检测机构包括水平方向弹性装置、能检测拉伸形变的第二位移传感器、以及限定水平方向弹性装置只在水平方向形变的导轨，所述水平方向弹性装置设置在所述导轨上，所述测杆与所述水平方向弹性装置连接。5.根据权利要求1所述的主动式螺纹及轮廓扫描装置，其特征在于：所述运动系统包括测杆垂直轴方向运动系统和水平方向运动系统，所述测杆与所述测杆垂直轴方向运动系统连接，所述水平拉力检测机构与所述水平方向运动系统连接，所述测杆上设有支点，所述水平拉力检测机构通过所述支点与所测杆摆动连接。6.根据权利要求5所述的主动式螺纹及轮廓扫描装置，其特征在于：所述测杆的一端与所述测力反馈机构连接，另一端与所述测杆垂直轴方向运动系统连接。7.根据权利要求5所述的主动式螺纹及轮廓扫描装置，其特征在于：所述测力反馈机构包括弹性摆片和能检测所述弹性摆片形变量的第一位移传感器，所述弹性摆片连接于所述测针、测杆之间。8.根据权利要求5所述的主动式螺纹及轮廓扫描装置，其特征在于：所述水平拉力检测机构包括水平方向弹性装置、能检测拉伸形变的第二位移传感器、以及限定水平方向弹性装置只在水平方向形变的导轨，所述水平方向弹性装置设置在所述导轨上，所述水平方向弹性装置通过所述支点与所测杆摆动连接。9.一种基于权利要求1所述的主动式螺纹及轮廓扫描装置的主动式螺纹及轮廓扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、测针恒定测力跟随工件控制，采用测力反馈机构利用形变量反映测针与工件间测力的关系，根据测力反馈机构的反馈数据，控制垂直轴运动的速度和方向，实现恒定测力跟随工件；S2、水平扫描速度限定，采用水平拉力检测机构利用形变量反映测针受水平方向上的拉力的关系，当测力反馈值小于一定值时，衰减或者停止水平方向的扫描速度，当水平拉力检测机构大于一定值时候衰减或者停止水平方向的扫描速度，同时垂直轴运动方向为测力减小方向。10.根据权利要求9所述的主动式螺纹及轮廓扫描方法，其特征在于：在步骤S1中，测针恒定测力跟随工件控制是根据测力反馈机构反馈值来控制与测杆垂直方向上的2CN107976156A权利要求书2/2页运动，测针在被测工件表面坡度为θ角扫描时受到垂直轮廓表面的测力N，该力分解为：拉力F、测针竖直作用力G，并有如下关系G＝N·cosθF＝N·sinθ测力反馈机构反馈的形变量L与测针所受力值G成正比，比例系数为K1，该比例系数通过标定得到，扫描过程中，设定恒定扫描测力为N0，则测力为N0时候测力反馈机构的反馈量为L0