專利名稱：測量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種測量設(shè)備，尤其是關(guān)于一種用于測定物體整體形貌的測量設(shè)備。
背景技術(shù)：
精密元件在加工完成后，通常需采用測量設(shè)備對其整體的形貌進行測量，以確定該精密 元件是否合格。
請參閱圖l， 一種現(xiàn)有的測量設(shè)備90，其包括一個檢測信號產(chǎn)生裝置92及一個檢測信號 處理裝置94。該檢測信號產(chǎn)生裝置92包括一根杠桿921、 一個支點922、 一個觸針923、 一個 磁芯924及一個電感線圈925。該杠桿921由支點922支撐，該觸針923設(shè)置于杠桿921的一端部 且沿Z軸負(fù)向延伸，該磁芯924設(shè)置于杠桿921的另一端部且沿Z軸正向延伸。該觸針923始終 與工件96表面接觸，該磁芯924插入電感線圈中。該檢測信號處理裝置94包括一個信號處理 電路941及一個計算機943。該信號處理電路941與電感線圈925及計算機943分別電連接。
測量時，先驅(qū)動工件96沿X軸運動，得到一個測量點的X坐標(biāo)；觸針923因工件96表面輪 廓的起伏而沿Z軸上下移動，帶動杠桿921繞支點922轉(zhuǎn)動，從而帶動磁芯924在電感線圈925 中擺動；而磁芯924在電感線圈925中的位移，會產(chǎn)生相應(yīng)的電感信號；該電感信號經(jīng)信號處 理電路941放大并經(jīng)A/D (模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換后傳送給計算機943;計算機943根據(jù)信號值計算 出磁芯924的位移，從而計算出觸針923的位移，進而得出工件96的整體形貌。
然而，該測量設(shè)備90在測量時需進行工件96形貌、觸針923位移、磁芯924位移、電感信 號、電感信號放大及轉(zhuǎn)換等多級轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換均會產(chǎn)生一定的誤差，從而使累積誤差增 大，故該測量設(shè)備90的測量精度較低。另外，該測量設(shè)備90在對工件96的下表面形貌進行測 量時，需將工件96翻轉(zhuǎn)以使觸針923與工件96的下表面相接觸，而在工件96翻轉(zhuǎn)后，觸針 923通常不能準(zhǔn)確定位于與上表面的初始測量位置相對的下表面的初始測量位置，從而使測 得的下表面與上表面的中心不一致，也會導(dǎo)致測量精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種具較高測量精度的測量設(shè)備。
一種測量設(shè)備，該測量設(shè)備包括兩個接觸式測量裝置及一個控制器，該兩個接觸式測量 裝置均包括測量頭及感測該測量頭位移的傳感器，且該兩個接觸式測量裝置的測量頭相互對 準(zhǔn)，該控制器與兩個接觸式測量裝置的傳感器分別電連接。
如上所述，本發(fā)明的測量設(shè)備采用的接觸式測量裝置均包括測量頭及感應(yīng)該測量頭位移 的傳感器，且傳感器可將產(chǎn)生的感應(yīng)信號直接傳送給與其相連的控制器進行計算，而沒有中 間轉(zhuǎn)換過程，故該測量頭的位移可被精確測量，即被測物的整體形貌的可被準(zhǔn)確測量，而且 ，該測量設(shè)備的兩個接觸式測量裝置的測量頭相互對準(zhǔn)，可同時對被測物的兩相對表面的形 貌進行測量而無需翻轉(zhuǎn)工件，因此該測量設(shè)備具有較高的測量精度。


圖l是一種現(xiàn)有測量設(shè)備對工件進行測量的示意圖； 圖2是本發(fā)明第一實施例的測量設(shè)備的立體示意圖3是圖2所示的第一接觸式測量裝置的橫斷面圖； 圖4是圖2所示的第一接觸式測量裝置的縱斷面圖； 圖5是圖2所示測量裝置對被測物進行測量的示意圖6是圖5所示控制器根據(jù)第一接觸式測量裝置及第二接觸式測量裝置輸出的信息分析出
截面S的示意圖7是本發(fā)明第二實施例測量設(shè)備采用的接觸式測量裝置的橫斷面圖8是圖7所示接觸式測量裝置的縱斷面圖9是圖7所示接觸式測量裝置的驅(qū)動氣缸的受力分析圖io本發(fā)明第三實施例測量設(shè)備采用的接觸式測量裝置的橫斷面圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的測量設(shè)備做進一步詳細說明。
請參閱圖2，本發(fā)明第一實施例提供一種測量設(shè)備100，其包括一個第一接觸式測量裝置 10、 一個第二接觸式測量裝置20及一個控制器30。
請同時參閱圖3及圖4，該第一接觸式測量裝置10包括一個基座11、 一個導(dǎo)引塊12、兩個 驅(qū)動氣缸13、 一個第一固定件14、 一一個第二固定件15、 一個測量頭16、 一個光學(xué)標(biāo)尺17、 一個傳感器18、 一個支撐體19及兩個吹氣管101。該導(dǎo)引塊12固設(shè)于基座11上，其沿軸向開 設(shè)有兩個相互平行的導(dǎo)引孔121，兩個驅(qū)動氣缸13分別插入該兩導(dǎo)引孔121中，且驅(qū)動氣缸 13的兩端部分別伸出該導(dǎo)引塊12。該導(dǎo)引孔121與驅(qū)動氣缸13的外周壁之間存在間隙，該間 隙里充入氣體即可構(gòu)成空氣軸承。
該驅(qū)動氣缸13的兩端部分別固設(shè)于第一固定件14和第二固定件15，以使驅(qū)動氣缸13僅能 相對該導(dǎo)引塊12平行地前后移動，而不能相對導(dǎo)引塊12旋轉(zhuǎn)。其中，該測量頭16固設(shè)于第一 固定件14的中部，光學(xué)標(biāo)尺17固設(shè)于第二固定件15的中部。該傳感器18設(shè)置于基座11上且與
該光學(xué)標(biāo)尺17相對應(yīng)以讀取該光學(xué)標(biāo)尺17的刻度。由于該光學(xué)標(biāo)尺17與測量頭16通過第一固 定件14、驅(qū)動氣缸13及第二固定件15相連，故該光學(xué)標(biāo)尺17可與測量頭16—起運動，而測量 頭16的位移反映的是被測物形貌的變化，則該傳感器18感測到的光學(xué)標(biāo)尺17刻度變化即為被 測物形貌的變化。在此，該光學(xué)標(biāo)尺17和傳感器18也可互相換位設(shè)置。
該支撐體19固設(shè)于基座11上且與第二固定件15相鄰。該支撐體19用于固定多個吹氣管 101。該吹氣管101自驅(qū)動氣缸13固設(shè)有第二固定件15的端部插入該驅(qū)動氣缸13內(nèi)，以給該驅(qū) 動氣缸13提供驅(qū)動氣體。該吹氣管101外周壁與驅(qū)動氣缸13的內(nèi)周壁之間留有間隙，所以當(dāng) 向驅(qū)動氣缸13內(nèi)吹入氣體時，吹氣管101與該驅(qū)動氣缸13之間可形成空氣軸承。另外，該驅(qū) 動氣缸l3固設(shè)有第一固定件l4的端部設(shè)有排氣機構(gòu)131，當(dāng)吹氣管101向驅(qū)動氣缸l3內(nèi)持續(xù)吹 入氣體時，該排氣機構(gòu)131可將部分氣體排出，以使該驅(qū)動氣缸l3內(nèi)保持較小而穩(wěn)定的氣壓 ，從而使該驅(qū)動氣缸13獲得較小而穩(wěn)定的驅(qū)動壓力。
該第一接觸式測量裝置10還包括一個蓋體102，該蓋體102扣合于基座11上。該蓋體102 前端開設(shè)有使測量頭16的端部伸出的開口(圖未標(biāo))。該蓋體102上還固設(shè)有向?qū)б?21與驅(qū) 動氣缸13之間的空氣軸承提供氣體的氣體導(dǎo)管103。
可以理解，該第一接觸式測量裝置10也可也可根據(jù)情況設(shè)置一個或兩個以上的驅(qū)動氣缸 13，以獲得較佳之測量壓力。
該第二接觸式測量裝置20具有與第一接觸式測量裝置10相似的結(jié)構(gòu)。
該控制器30與第一接觸式測量裝置10的傳感器19及第二接觸式測量裝置20的傳感器分別 相連，以接收傳感器輸出的測量頭的位移信號。
請參閱圖5及圖6，測量時，先將該測量設(shè)備100的第一、第二接觸式測量裝置IO、 20分 別安裝于兩個相對的可沿Y軸及Z軸方向運動的平臺51、 52上，接著使第一接觸式測量裝置 10的測量頭16及第二接觸式測量裝置20的測量頭26分別與被測物40的兩相對表面401、 402接 觸，并且使該兩個測量頭16、 26相對準(zhǔn)。接著在平臺51、 52的帶動下，該第一、第二接觸式 測量裝置IO、 20的測量頭16、 26分別沿平行X軸方向移動，移動過程中，該兩測量頭16、 26 始終與被測物40保持接觸，且相互對準(zhǔn)。該兩測量頭16、 26沿平行X軸方向移動一次，控制 器30即可根據(jù)第一、第二接觸式測量裝置IO、 20輸出的檢測信號，計算出與該兩測量頭16、 26在該被測物40表面滑過路徑相對應(yīng)的被測物40的截面S。
下面詳細說明獲得該截面S的方法 (1)將第一、第二接觸式測量裝置IO、 20的測量頭16、 26分別與被測物40的第一、第 二表面401、 402接觸，且將該第一接觸式測量裝置10的測量頭16與被測物40的接觸點在控制 器30內(nèi)記錄為(0， Yo， Z ra())，第二接觸式測量裝置20的測量頭26與被測物40的接觸點在控 制器30內(nèi)記錄為(0， Y0， Zn0)。
(2) 平臺51、 52帶動第一、第二接觸式測量裝置IO、 20平行X軸方向同時移動，在移動 過程中，該第一、第二接觸式測量裝置10、 20的測量頭16、 26在測量壓力的作用下與被測物 40保持接觸(即沿平行于Z軸的方向運動)，且相互對準(zhǔn)。故第一接觸式測量裝置10的測量 頭16在運動至下一位置時，其內(nèi)的傳感器19可感測其沿Z軸方向的位移Z^并傳至控制器30， 控制器30將該坐標(biāo)位置記錄為(X h Yo， Z rao+Z ral);第二接觸式測量裝置20的測量頭26在 運動至下一位置時，其內(nèi)的傳感器可感測其沿Z軸方向的位移Zm并傳至控制器30，控制器 30將該坐標(biāo)位置記為(X h Yo， Zn0+Z ni)。
(3) 平臺51、 52繼續(xù)帶動第一、第二接觸式測量裝置10、 20沿平行X軸方向同時移動， 控制器30可根據(jù)測量頭16的運動記錄一系列位置的坐標(biāo)(X2， Yo， Z mo+Z^) 、 (X3， Y0， Z m0+Zra3)…(Xi， Y0， Z ra0+Zrai);根據(jù)測量頭26的運動記錄一系列位置的坐標(biāo)(X2， Y0， Zn0+Zn2) 、(X3， Y。， Zn0+Zn3)…(Xi， Y0， Zn0+Zni)。
(4) 控制器30根據(jù)這一系列坐標(biāo)可計算出被測物40的第一表面401及第二表面402在平 面Y二Yo內(nèi)對應(yīng)的曲線形狀，再根據(jù)公式d尸I (Z ra0+Zrai) - (Zn0+Zni) I計算出該兩曲線在Z 軸方向的間距d，以得出截面S的形狀。
之后，平臺51、 52帶動第一、第二接觸式測量裝置10、 20的測量頭16、 26至Y坐標(biāo)為Y！ 、Y2、 Y3…Yi的平面內(nèi)，重復(fù)上述操作，得出多個該被測物的與截面S平行的截面，將該多個 截面及截面S相疊加，即可得出該被測物40的整體形貌。
由于本發(fā)明的測量設(shè)備100采用的接觸式測量裝置10、 20通過傳感器可直接感測出測量 頭16、 26的位移變化，即感測出被測物40表面形貌的變化，并將相應(yīng)的位移信息直接傳送給 與其相連的控制器30進行計算，而沒有如現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)被測物形貌、觸針位移、磁芯位移、電 感信號、電感信號放大及轉(zhuǎn)換等多級轉(zhuǎn)換過程，故該測量頭16、 26的位移可被精確測量，即 被測物40的表面形貌的可被準(zhǔn)確測量，因此該測量設(shè)備100具有較高的測量精度。另外，該 測量設(shè)備100的兩接觸式測量裝置10、 20的測量頭16、 26在測量時相互對準(zhǔn)，故其每沿平行X 軸方向移動一次即可獲得被測物40的一個截面，多次移動后即可獲得該被測物40的完整形貌 ，相較于現(xiàn)有測量設(shè)備采用單個測量裝置測定被測物的一個表面形貌后，再對該被測物的另 一個表面形貌進行測量的過程，無需翻轉(zhuǎn)工件，可避免因工件翻轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的測量誤差。
可以理解，平臺51、 52也可帶動第一、第二接觸式測量裝置IO、 20沿平行Y軸方向移動 ，以獲得多個與YZ平面平行的截面，該多個截面相疊加也可得出被測物40的整體形貌，當(dāng)然
，也可采用上述測量方法測出多個共軸的截面，再疊加出被測物40的整體形貌。另外，上述 測量方法也可采用沿平行X軸方向移動被測物40的方式，使第一、第二接觸式測量裝置IO、 20的測量頭16、 26相對被測物40運動。
可以理解，該測量設(shè)備100也可采用其它不同結(jié)構(gòu)的接觸式測量裝置。 請同時參閱圖7和圖8，本發(fā)明第二實施例的測量設(shè)備采用一種接觸式測量裝置60，其具 有與第一實施例中的第一接觸式測量裝置10相似的結(jié)構(gòu)，其不同在于接觸式測量裝置60的 驅(qū)動氣缸63后端部未設(shè)置氣體吹入管，且其導(dǎo)引塊62內(nèi)穿插有傾斜設(shè)置的多個氣體導(dǎo)管604 、606。多個氣體導(dǎo)管604相互平行且有一定間隔地穿插于導(dǎo)引塊62內(nèi)，并與導(dǎo)引孔621相通 。氣體導(dǎo)管604的延伸方向與驅(qū)動氣缸63的軸線夾角大于0度且小于90度。導(dǎo)引塊62的下方也 設(shè)有向?qū)б?21提供氣體的氣體導(dǎo)管606，多個氣體導(dǎo)管606相互平行且有一定間隔地穿插 于導(dǎo)引塊62內(nèi)且位于氣體導(dǎo)管604的相對側(cè)，并與導(dǎo)引孔621相通。氣體導(dǎo)管606與氣體導(dǎo)管 604的數(shù)量相等，且以驅(qū)動氣缸63的軸線為對稱中心與氣體導(dǎo)管604對稱設(shè)置，即氣體導(dǎo)管 606的延伸方向與驅(qū)動氣缸63的軸線夾角等于氣體導(dǎo)管604的延伸方向與驅(qū)動氣缸63的軸線夾 角，從而使驅(qū)動氣缸63在非測量頭66的移動方向受力平衡?？梢岳斫?，氣體導(dǎo)管604并不限 于位于驅(qū)動氣缸63的上、下方，只需其與導(dǎo)引孔621相通，且氣體導(dǎo)管604、 606的延伸方向 與驅(qū)動氣缸63的軸線夾角為大于0度且小于90度。氣體導(dǎo)管604與氣體導(dǎo)管606還可以不對稱 相互錯開設(shè)置于驅(qū)動氣缸63的兩側(cè)。也可以只設(shè)置氣體導(dǎo)管604或只設(shè)置氣體導(dǎo)管606。
當(dāng)向氣體導(dǎo)管604、 606內(nèi)吹入氣體時，氣體進入導(dǎo)引孔621內(nèi)。此時，驅(qū)動氣缸63的受 力情況如圖9所示，F(xiàn)2分別為自氣體導(dǎo)管604、氣體導(dǎo)管606內(nèi)吹入的氣體作用在兩個驅(qū) 動氣缸63上的力。由于氣體導(dǎo)管604與氣體導(dǎo)管606的數(shù)量相等，所以氣體作用在驅(qū)動氣缸 63上的力Fh F2的大小相等，而又因為氣體導(dǎo)管604的延伸方向與驅(qū)動氣缸63的軸線夾角和 氣體導(dǎo)管606的延伸方向與驅(qū)動氣缸63的軸線夾角相等，所以Fh F2在垂直于驅(qū)動氣缸63軸 線方向即圖示的Y軸方向分力F^、 F2Y大小相等，但分力F^、 F2Y方向相反，故驅(qū)動氣缸63在Y 軸方向受到的作用力為零。同時，由于氣體進入導(dǎo)引孔621時，于驅(qū)動氣缸63的外側(cè)壁與導(dǎo) 引塊62之間形成空氣軸承，故驅(qū)動氣缸63在運動時受到的摩擦力較小。Fh F2在平行于驅(qū)動 氣缸63軸線方向即圖示X軸方向的分力分別為Fu、 F2X， F1X、 F2x大小相等，方向均指向靠近 測量頭66的方向，分力Fu、 F2x可推動驅(qū)動氣缸26運動，從而使得測量頭66始終與被測量物 表面接觸。
請參閱圖IO，本發(fā)明第三實施例的測量設(shè)備采用一種接觸式測量裝置70，其具有與第一 實施例中的第一接觸式測量裝置10相似的結(jié)構(gòu)，其不同在于二驅(qū)動氣缸73A、 73B平行但相互
錯開地前后設(shè)置。且驅(qū)動氣缸73A、 73B的前端部上設(shè)有用于排出一部分氣體的排氣機構(gòu)731 。由于驅(qū)動氣缸73A及73B前后錯開設(shè)置，所以會增加測量方向上的導(dǎo)引距離，實現(xiàn)穩(wěn)定的測 量。另外，該接觸式測量裝置70可僅于驅(qū)動氣缸73A、 73B中的一個后端插入吹氣管701，即 僅設(shè)置一個氣體吹入機構(gòu)，其同樣可實現(xiàn)穩(wěn)定的測量。
權(quán)利要求
1.一種測量設(shè)備，其特征在于該測量設(shè)備包括兩個接觸式測量裝置及一個控制器，該兩個接觸式測量裝置均包括測量頭及感測該測量頭位移的傳感器，且該兩個接觸式測量裝置的測量頭相互對準(zhǔn)，該控制器與兩個接觸式測量裝置的傳感器分別電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種測量設(shè)備，其包括兩個接觸式測量裝置及一個控制器，該兩個接觸式測量裝置均包括測量頭及感測該測量頭位移的傳感器，且該兩個接觸式測量裝置的測量頭相互對準(zhǔn)，該控制器與兩個接觸式測量裝置的傳感器分別電連接。該測量設(shè)備具有測量精度高的優(yōu)點。
文檔編號G01B7/28GK101358830SQ20071020127
公開日2009年2月4日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者慶 劉, 李軍旗 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司