光栅式杠杆结构触针位移传感器及测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102128594A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102128594A(43)申请公布日2011.07.20(21)申请号201010609674.3(22)申请日2010.12.29(71)申请人哈尔滨量具刃具集团有限责任公司地址150040黑龙江省哈尔滨市香坊区和平路44号(72)发明人郎岩梅方成根曹鹏(74)专利代理机构哈尔滨东方专利事务所23118代理人陈晓光(51)Int.Cl.G01B11/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称光栅式杠杆结构触针位移传感器及测量方法(57)摘要光栅式杠杆结构触针位移传感器及测量方法。触针式表面轮廓测量仪和表面形状测量仪是用触针扫描法测量工件表面二维形状的距离、角度、圆弧半径等参数的仪器，触针式传感器是表面轮廓测量仪和表面形状测量仪用来采集被测表面轮廓信息的重要部件。本产品其组成包括：传感器基体（1），所述的传感器基体装有回转轴（2）、传感器杠杆（3）、光栅读数头（4）和抬笔机构（5），所述的传感器杠杆前端连接测针架（7），所述的传感器杠杆的尾部圆弧面粘贴光栅尺（6），所述的传感器杠杆后端通过连接片连接阻尼器（8），所述的测针架通过测杆（9）连接测针（10），所述的测杆装有测力调整砝码（11）。本发明用于测量工件。CN1028594ACCNN110212859402128600A权利要求书1/1页1.种光栅式杠杆结构触针位移传感器，其组成包括：传感器基体，其特征是：所述的传感器基体装有回转轴、传感器杠杆、光栅读数头和抬笔机构，所述的传感器杠杆前端连接测针架，所述的传感器杠杆的尾部圆弧面粘贴光栅尺，所述的传感器杠杆后端通过连接片连接阻尼器，所述的测针架通过测杆连接测针，所述的测杆装有测力调整砝码。2.根据权利要求1所述的光栅式杠杆结构触针位移传感器，其特征是：所述的抬笔机构包括电机，所述的电机连接转轴，所述的转轴连接抬笔架。3.根据权利要求1或2所述的光栅式杠杆结构触针位移传感器，其特征是：所述的光栅读数头与所述的光栅尺组成光栅系统。4.根据权利要求1或2所述的光栅式杠杆结构触针位移传感器，其特征是：所述的测杆架结构为“之”字形，测针的针尖、回转轴的中心、光栅尺的中点在一条直线上，测力大小靠移动测杆上的测力调整砝码调节。5.一种利用权利要求1的传感器的测量方法,其特征是：测针产生位移量变化时，光栅系统的光栅尺与光栅读数头之间产生相对位移，从而将测针位移量转换为光栅读数头发出的电信号；传感器面板上安装有一个自动开关或手动开关，光栅系统发出的电信号决定抬笔动作的控制信号；电机在抬笔信号控制下转动，带动抬笔架绕转轴转动；当开关置于手动状态时，传感器在测量返回过程中不做抬笔动作，且不执行计算机发出的抬笔、落笔命令；当开关置于自动状态时，传感器在计算机的控制下可以完成抬笔、落笔动作，在得到测量返回命令时，自动做出抬笔动作，并在返回过程结束时，自动落笔。2CCNN110212859402128600A说明书1/3页光栅式杠杆结构触针位移传感器及测量方法技术领域[0001]本发明涉及一种量仪领域，具体涉及一种光栅式杠杆结构触针位移传感器及测量方法。背景技术[0002]触针式表面轮廓测量仪和表面形状测量仪是用触针扫描法测量工件表面二维形状的距离、角度、圆弧半径等参数的仪器，触针式传感器是表面轮廓测量仪和表面形状测量仪用来采集被测表面轮廓信息的重要部件。[0003]表面轮廓测量仪的传感器多为杠杆结构，传感器前端的触针感知被测表面被测点几何位置，通过杠杆结构将触针针尖位移传递给传感器中信号转换系统转换为电信号，由仪器的信号处理电路转换为数字量，输入计算机进行数据处理，计算被测表面的轮廓参数。[0004]传统的传感器多采用电感式信号转换系统，即将触针位移经杠杆结构转换为电感传感器的磁芯移动，再由信号处理电路将电感元件由于磁芯位移产生的电感量的变化转换为电信号，最后转换为数字量，由计算机进行数据处理和计算。表面轮廓测量仪在测量工件表面宏观形状参数时，触针位移通常要达到20mm以上，而测量信号的分辨力则应达到0.1μm。采用电感式原理的传感器在大量程范围内将出现线性误差大，信号灵敏度低的问题，使仪器很难在大量程范围内实现对被测表面的高分辨力精密测量。发明内容[0005]本发明的目的是为了实现表面轮廓测量仪对工件的高精度、高分辨力测量，光栅系统作为传感器的信号转换部件，将触针位移转换为光栅信号输出；本产品能够在几十毫米的全量程测量范围内实现分辨力0.1微米的高精度测量。[0006]上述的目的通过以下的技术方案实现：一种光栅式杠杆结构触针位移传感器，其组成包括：传感器基体，所述的传感器基体装有回转轴、传感器杠杆、光栅读数头和抬笔