一维激光扫描测头制造技术

本发明专利技术涉及一种一维激光扫描测头，包括用于发射第一激光束的第一激光源，用于将第一激光束反射至测球的激光反射平面，并将测球的激光反射平面反射的激光束透射至第一光电探测器的分光镜，处理系统根据第一光电探测器所接收到的激光束的位置变化值，得到测杆的变形量，同时包括用于测量测量基座一维位移变化的测量组件，所述测量组件包括第二激光源和第二光电探测器。本发明专利技术实施例提供的一维激光扫描测头，不仅可以测量支撑座的直接位移变化，还可以测量测杆的变形，因此与传统的一维测头相比，本发明专利技术实施例提供的一维激光扫描测头的测量精度更高，且结构简单，易于批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密测量
，尤其涉及一种一维激光扫描测头。
技术介绍
测头是精密量仪的关键部件之一，作为传感器提供被测工件的几何位置信息，测头的发展水平直接影响着精密量仪的测量精度与测量效率。精密测头通常分为接触式测头与非接触式测头两种，其中接触式测头又分为机械式测头、触发式测头和扫描式测头。机械式测头因为是手动测量，且精度不高，测量效率低，因此目前很少用于工业测量领域。当前工业领域广泛使用的精密测头是触发式测头，其原理是当测头测端与被测工件接触时精密量仪发出采样脉冲信号，并通过仪器的处理系统锁存此时测端球心的坐标值，以此来确定测端与被测工件接触点的坐标。该类测头具有结构简单、使用方便、及较高触发精度等优点，其缺点是存在各向异性(三角效应)，或者接触式测头在接触被测工件时因为阻力而产生微小位移从而导致测头的位移偏差，限制了其测量精度的进一步提高，最高精度只能达零点几微米。当前应用最广的测头类型为扫描式测头，其原理是测头测端在接触被测工件后，测头由于接触力的作用发生位移，测头的转换装置输出与测杆的微小偏移成正比的信号，该信号和精密量仪的相应坐标值叠加便可得到被测工件上点的较精确坐标。若不考虑测杆的变形，扫描式测头是各向同性的，故其精度远远高于触发式测头。但是，测杆的变形是客观存在的，目前的测头仅考虑了支撑座的直接位移，而未考虑到测杆的变形，因此，即使是扫描式测头的精度也不够高。此外，扫描式测头还具有结构复杂、制造成本高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善现有技术中所存在的测量精度不高，且无法测量测杆变形的不足，提供一种可提高测量精度的一维激光扫描测头。为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：一种一维激光扫描测头，包括用于测量测杆一维位移变化的测量组件，所述测量组件包括所述测杆和测球，所述测杆为空心测杆，所述测球设置于所述空心测杆的一端，且所述测球与所述空心测杆连接的球面设置有激光反射平面，所述测球的激光反射平面位于所述空心测杆的内部；所述一维激光扫描测头还包括：第一激光源，用于发射第一激光束；分光镜，倾斜设置于所述空心测杆的另一端，用于将所述第一激光源发射的第一激光束反射至所述测球的激光反射平面，并将所述测球的激光反射平面反射的激光束透射至第一光电探测器；所述第一光电探测器，用于接收经所述分光镜透射的所述测球的激光反射平面反射的激光束；处理系统，根据所述第一光电探测器所接收到的激光束的位置变化值，得到所述测杆的变形量。根据本专利技术实施例，所述测量组件还包括：支撑座，所述空心测杆设置于所述支撑座，所述支撑座的一侧面为激光反射平面；第二激光源，用于发射第二激光束，且所述第二激光束入射至所述支撑座的激光反射平面；第二光电探测器，用于接收所述支撑座的激光反射平面反射的激光束；平移部件，用于使所述支撑座做直线运动；复位部件，用于将所述支撑座复位至初始位置；所述处理系统还用于根据所述第二光电探测器所接收到激光束的位置变化值，计算得到所述支撑座的位移变化值。作为另一种实施方式，所述测量组件还包括：支撑座，所述空心测杆设置于所述支撑座，所述支撑座还设有第二激光源；所述第二激光源，用于发射第二激光束；第二光电探测器，用于接收所述第二激光源入射的所述第二激光束；平移部件，用于使所述支撑座做直线运动；复位部件，用于将所述支撑座复位至初始位置；所述处理系统还用于根据所述第二光电探测器所接收到激光束的位置变化值，计算得到所述测球的位移变化值。优选的，所述测球为球缺，球缺的底面作为所述测球的激光反射平面。根据本专利技术实施例，所述支撑座为空心支撑座，所述空心支撑座设有供所述空心测杆穿过的通孔，所述空心测杆的背离所述测球的一端设置于所述空心支撑座内。根据本专利技术实施例，所述一维激光扫描测头还包括壳体，所述第二光电探测器可旋转安装在所述壳体内。根据本专利技术实施例，所述平移部件包括位于所述壳体内的导向槽，所述空心支撑座设有与所述导向槽相适配的滑块。根据本专利技术实施例，所述复位部件为弹簧，所述弹簧的一端连接于所述空心支撑座，另一端连接于所述壳体。根据本专利技术实施例，所述平移部件和所述复位部件为平行簧片结构，所述平行簧片结构包括连接于所述空心支撑座的连接块和固定在所述壳体的座板，所述连接块和所述座板之间连接有两个相互平行的簧片，所述连接块可相对所述座板平行移动和复位。根据本专利技术实施例，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器均为位置敏感探测器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术实施例提供的一维激光扫描测头，不仅包括用于测量支撑座的位移变化的测量组件，还包括用于测量测杆变形的第一激光源、分光镜、第一光电探测器等，不仅测量了支撑座的直接位移变化，还测量了测杆的变形，因此与传统的一维测头相比，本专利技术实施例提供的一维激光扫描测头的测量精度更高，且结构简单，易于批量生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例中用于测量测杆位移变化的测量组件二的结构示意图。图2为本专利技术实施例中测量测杆位移变化的光路示意图。图3为本专利技术实施例提供的一维激光扫描测头的结构示意图。图4为本专利技术实施例中测量测球位移变化的光路示意图。图5为图4中第二光电探测器旋转一定角度后的光路示意图。图6为实施例中平移部件和回复部件为平行簧片结构的结构示意图。图7为本专利技术实施例提供的另一种一维激光扫描测头的结构示意图。图8为本专利技术实施例提供的又一种一维激光扫描测头的结构示意图。主要元件符号说明第一激光束100；第一激光源101；空心测杆102；测球103；分光镜104；第一光电探测器105；第二激光源106；第二光电探测器107；空心支撑座108；导向槽109；弹簧110；壳体111；连接块112；簧片113；座板114；测球的激光反射平面200；第二激光束300；空心支撑座的激光反射平面400。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的一维激光扫描测头包括用于测量测杆一维直接位移变化的测量组件一(测量组件一实际为测量支撑座的直接位移变化，由于支撑座的位移是由测球带动的，因此，也可以理解为是测量测球或测杆的一维直接位移变化)，还包括用于测量测杆变形的测量组件二。作为一种可实施方式，图1示出了本实施例中用于测量测杆位移变化的测量组件二的结构，请参阅图1，本实施例中，用于测量测杆变形的测量组件二包括测杆、测球103、第一激光源101、分光镜104、第一光电探测器105和处理系统；其中，测杆为空心测杆1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一维激光扫描测头，包括用于测量测杆一维位移变化的测量组件，所述测量组件包括所述测杆和测球，其特征在于，所述测杆为空心测杆，所述测球设置于所述空心测杆的一端，且所述测球与所述空心测杆连接的球面设置有激光反射平面，所述测球的激光反射平面位于所述空心测杆的内部；所述一维激光扫描测头还包括：第一激光源，用于发射第一激光束；分光镜，倾斜设置于所述空心测杆的另一端，用于将所述第一激光源发射的第一激光束反射至所述测球的激光反射平面，并将所述测球的激光反射平面反射的激光束透射至第一光电探测器；所述第一光电探测器，用于接收经所述分光镜透射的所述测球的激光反射平面反射的激光束；处理系统，用于根据所述第一光电探测器所接收到的激光束的位置变化值，得到所述空心测杆的变形量。

【技术特征摘要】
1.一种一维激光扫描测头，包括用于测量测杆一维位移变化的测量组件，所述测量组件包括所述测杆和测球，其特征在于，所述测杆为空心测杆，所述测球设置于所述空心测杆的一端，且所述测球与所述空心测杆连接的球面设置有激光反射平面，所述测球的激光反射平面位于所述空心测杆的内部；所述一维激光扫描测头还包括：第一激光源，用于发射第一激光束；分光镜，倾斜设置于所述空心测杆的另一端，用于将所述第一激光源发射的第一激光束反射至所述测球的激光反射平面，并将所述测球的激光反射平面反射的激光束透射至第一光电探测器；所述第一光电探测器，用于接收经所述分光镜透射的所述测球的激光反射平面反射的激光束；处理系统，用于根据所述第一光电探测器所接收到的激光束的位置变化值，得到所述空心测杆的变形量。2.根据权利要求1所述的一维激光扫描测头，其特征在于，所述测量组件还包括：支撑座，所述空心测杆设置于所述支撑座，所述支撑座的一侧面为激光反射平面；第二激光源，用于发射第二激光束，且所述第二激光束入射至所述支撑座的激光反射平面；第二光电探测器，用于接收所述支撑座的激光反射平面反射的激光束；平移部件，用于使所述支撑座做直线运动；复位部件，用于将所述支撑座复位至初始位置；所述处理系统还用于根据所述第二光电探测器所接收到激光束的位置变化值，计算得到所述支撑座的位移变化值。3.根据权利要求1所述的一维激光扫描测头，其特征在于，所述测量组件还包括：支撑座，所述空心测杆设置于所述支撑座，所述支撑座还设有第二激光源；所述第二激光源，用于发射第二激光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：张白，潘俊涛，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏;64