專利名稱：光柵式杠桿結構觸針位移傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種量儀領域，具體涉及一種光柵式杠桿結構觸針位移傳感器。
背景技術：
觸針式表面輪廓測量儀和表面形狀測量儀是用觸針掃描法測量工件表面二維形狀的距離、角度、圓弧半徑等參數(shù)的儀器，觸針式傳感器是表面輪廓測量儀和表面形狀測量儀用來采集被測表面輪廓信息的重要部件。表面輪廓測量儀的傳感器多為杠桿結構，傳感器前端的觸針感知被測表面被測點幾何位置，通過杠桿結構將觸針針尖位移傳遞給傳感器中信號轉換系統(tǒng)轉換為電信號，由儀器的信號處理電路轉換為數(shù)字量，輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理，計算被測表面的輪廓參數(shù)。傳統(tǒng)的傳感器多采用電感式信號轉換系統(tǒng)，即將觸針位移經(jīng)杠桿結構轉換為電感傳感器的磁芯移動，再由信號處理電路將電感元件由于磁芯位移產(chǎn)生的電感量的變化轉換為電信號，最后轉換為數(shù)字量，由計算機進行數(shù)據(jù)處理和計算。表面輪廓測量儀在測量工件表面宏觀形狀參數(shù)時，觸針位移通常要達到20mm以上，而測量信號的分辨力則應達到 O-Ium0采用電感式原理的傳感器在大量程范圍內將出現(xiàn)線性誤差大，信號靈敏度低的問題，使儀器很難在大量程范圍內實現(xiàn)對被測表面的高分辨力精密測量。
發(fā)明內容本實用新型的目的是為了實現(xiàn)表面輪廓測量儀對工件的高精度、高分辨力測量， 光柵系統(tǒng)作為傳感器的信號轉換部件，將觸針位移轉換為光柵信號輸出；本產(chǎn)品能夠在幾十毫米的全量程測量范圍內實現(xiàn)分辨力0.1微米的高精度測量。上述的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)—種光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，其組成包括傳感器基體，所述的傳感器基體裝有回轉軸、傳感器杠桿、光柵讀數(shù)頭和抬筆機構，所述的傳感器杠桿前端連接測針架， 所述的傳感器杠桿的尾部圓弧面粘貼光柵尺，所述的傳感器杠桿后端通過連接片連接阻尼器，所述的測針架通過測桿連接測針，所述的測桿裝有測力調整砝碼。所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，所述的抬筆機構包括電機，所述的電機連接轉軸，所述的轉軸連接抬筆架。所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，所述的光柵讀數(shù)頭與所述的光柵尺組成光柵系統(tǒng)。所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，所述的測桿架結構為“之”字形，測針的針尖、回轉軸的中心、光柵尺的中點在一條直線上，測力大小靠移動測桿上的測力調整砝碼調節(jié)。有益效果1.本實用新型全量程線性誤差小，可以實現(xiàn)大量程的高分辨力測量；測量示值穩(wěn)定，無時間漂移和溫度漂移現(xiàn)象。[0013]2.本實用新型的光柵系統(tǒng)發(fā)出的信號穩(wěn)定，電噪聲幅度和頻率極低；后續(xù)電路較電感信號調理電路大大簡化，且穩(wěn)定性極高。3.本實用新型的測針掃描被測表面，隨被測表面的起伏變化帶動測桿和傳感器杠桿繞回轉中心旋轉；光柵系統(tǒng)的金屬光柵尺固定在傳感器杠桿另一端，隨傳感器杠桿旋轉；光柵系統(tǒng)的讀數(shù)頭固定在傳感器主體上，讀數(shù)窗口與粘貼在傳感器杠桿圓弧面上的金屬光柵尺保持恒定的距離，使光柵尺的移動可以轉換為讀數(shù)頭的電信號輸出，信號輸出準確。4.本實用新型的傳感器抬筆功能由直流電機驅動的抬筆架完成，能夠實現(xiàn)自動抬筆、落筆的動作。


附圖1是本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
實施例1 一種光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，其組成包括傳感器基體1，所述的傳感器基體裝有回轉軸2、傳感器杠桿3、光柵讀數(shù)頭4和抬筆機構5，所述的傳感器杠桿前端連接測針架7，所述的傳感器杠桿的尾部圓弧面粘貼光柵尺6，所述的傳感器杠桿后端通過連接片連接阻尼器8，所述的測針架通過測桿9連接測針10，所述的測桿裝有測力調整砝碼11。 其圓弧面的半徑等于傳感器杠桿圓弧面在中心線上的一點與回轉軸的回轉中心的距離。所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，所述的抬筆機構包括電機，所述的電機連接轉軸12，所述的轉軸12連接抬筆架13。所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，所述的光柵讀數(shù)頭與所述的光柵尺組成光柵系統(tǒng)。所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，所述的測桿架結構為“之”字形，測針的針尖、回轉軸的中心、光柵尺的中點在一條直線上，測力大小靠移動測桿上的測力調整砝碼調節(jié)。實施例2 一種利用上述的的傳感器進行測量的方法，測針產(chǎn)生位移量變化時，光柵系統(tǒng)的光柵尺與光柵讀數(shù)頭之間產(chǎn)生相對位移，從而將測針位移量轉換為光柵讀數(shù)頭發(fā)出的電信號；傳感器面板上安裝有一個自動開關或手動開關，光柵系統(tǒng)發(fā)出的電信號決定抬筆動作的控制信號；電機在抬筆信號控制下轉動，帶動抬筆架繞轉軸轉動；當開關置于手動狀態(tài)時，傳感器在測量返回過程中不做抬筆動作，且不執(zhí)行計算機發(fā)出的抬筆、落筆命令；當開關置于自動狀態(tài)時，傳感器在計算機的控制下可以完成抬筆、落筆動作，在得到測量返回命令時，自動做出抬筆動作，并在返回過程結束時，自動落筆。實施例3 實施例1或2所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，由測針、測桿、測桿架、傳感器杠桿、回轉軸、光柵尺及讀數(shù)頭、抬筆機構、阻尼器組成，用光柵尺和讀數(shù)頭組成的光柵系統(tǒng)作為信號轉換元件。傳感器測針固定在測桿前端，測桿后端通過測桿架與傳感器杠桿前端剛性連接； 傳感器杠桿的后端加工成圓弧型并粘貼光柵尺，光柵讀數(shù)頭固定在傳感器基體上，讀數(shù)頭的讀數(shù)窗口與粘貼在傳感器杠桿圓弧面上的金屬光柵尺保持恒定的距離；測針產(chǎn)生位移變化時，傳感器杠桿以回轉軸為中心轉動，光柵尺與光柵讀數(shù)頭之間產(chǎn)生相對運動，其位移量與測針的位移量成正比，從而將測針位移量轉換為光柵讀數(shù)頭發(fā)出的電信號。由微型電機控制的抬筆機構實現(xiàn)傳感器抬筆動作，傳感器杠桿的回轉運動受到阻尼器的作用，限制其回轉速度，從而限制測針上升和下降的速度。傳感器測力大小靠移動測桿上的測力調整砝碼調節(jié)。實施例4 實施例1或2所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，由微型電機控制的抬筆機構實現(xiàn)傳感器抬筆動作；電機在抬筆信號控制下轉動，帶動抬筆架繞轉軸轉動；抬筆架作用在傳感器杠桿的后端，使杠桿轉動，測針和測桿抬起。傳感器杠桿的回轉運動受到阻尼器的作用，限制其回轉速度；阻尼器通過連接片與傳感器杠桿后端連接，當傳感器杠桿發(fā)生回轉運動時，阻尼器產(chǎn)生一定的阻力，限制測針上升和下降的速度。用光柵尺和讀數(shù)頭組成的光柵系統(tǒng)作為信號轉換元件，測針與光柵尺分別固定在傳感器杠桿結構的兩端，測針產(chǎn)生位移量變化時，光柵尺與光柵讀數(shù)頭之間產(chǎn)生相對位移，從而將測針位移量轉換為光柵讀數(shù)頭發(fā)出的電信號。讀數(shù)頭的讀數(shù)窗口與粘貼在傳感器杠桿圓弧面上的金屬光柵尺保持恒定的距離； 測針產(chǎn)生位移變化時，傳感器杠桿以回轉軸為中心轉動，光柵尺與光柵讀數(shù)頭之間產(chǎn)生相對運動，其位移量與測針的位移量成正比。
權利要求1.一種光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，其組成包括傳感器基體，其特征是所述的傳感器基體裝有回轉軸、傳感器杠桿、光柵讀數(shù)頭和抬筆機構，所述的傳感器杠桿前端連接測針架，所述的傳感器杠桿的尾部圓弧面粘貼光柵尺，所述的傳感器杠桿后端通過連接片連接阻尼器，所述的測針架通過測桿連接測針，所述的測桿裝有測力調整砝碼。
2.根據(jù)權利要求1所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，其特征是所述的抬筆機構包括電機，所述的電機連接轉軸，所述的轉軸連接抬筆架。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，其特征是所述的光柵讀數(shù)頭與所述的光柵尺組成光柵系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的光柵式杠桿結構觸針位移傳感器，其特征是所述的測桿架結構為“之”字形，測針的針尖、回轉軸的中心、光柵尺的中點在一條直線上，測力大小靠移動測桿上的測力調整砝碼調節(jié)。
專利摘要光柵式杠桿結構觸針位移傳感器。觸針式表面輪廓測量儀和表面形狀測量儀是用觸針掃描法測量工件表面二維形狀的距離、角度、圓弧半徑等參數(shù)的儀器，觸針式傳感器是表面輪廓測量儀和表面形狀測量儀用來采集被測表面輪廓信息的重要部件。本產(chǎn)品其組成包括傳感器基體(1)，所述的傳感器基體裝有回轉軸(2)、傳感器杠桿(3)、光柵讀數(shù)頭(4)和抬筆機構(5)，所述的傳感器杠桿前端連接測針架(7)，所述的傳感器杠桿的尾部圓弧面粘貼光柵尺(6)，所述的傳感器杠桿后端通過連接片連接阻尼器(8)，所述的測針架通過測桿(9)連接測針(10)，所述的測桿裝有測力調整砝碼(11)。本實用新型用于測量工件。
文檔編號G01B11/02GK201993088SQ20102068478
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者方成根, 曹鵬, 郎巖梅 申請人:哈爾濱量具刃具集團有限責任公司