CN100447523C - 坐标测量机中使用的测量探测器 - Google Patents

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Abstract

一种在坐标测量机中使用的测量探测器，该测量探测器包括一个连接在一台坐标测量机上的基座(1)，一个测量针(4)和一个安装在测量针(4)末端的球头(5)。测量针(4)的另一端由带有至少三根刚性支撑物(2)的基座(1)支撑，其中所述支撑物(2)通过球形的连接器与测量针相连，该支撑物(2)可以相对于基座(1)沿纵向移动。

Description

坐标测量机中使用的测量探测器
技术领域
本发明涉及一种在坐标测量机中使用的测量探测器。
背景技术
测量探测器用于坐标测量机，作用是接触被测物体，该装置安装在一只移动臂的末端，这样当它开始接触到被测物体时就会发出信号，从而开始记录下探测器在坐标系统内的位置。或者，也可采用一种光学装置，即一种免接触装置，以便当其处于相对被测物体的某个精确位置时会发出上述信号。
测量探测器包括一个测量针，其自由端通常会装有一个球形触头用来接触被测物体。测量针安装在测量探测器上，这样当球形触头接触到被测物体时就会给出安装的测量针的位移，其移动的大小和方向就可以确定，这样就能确定球形触头和被测物体之间的精确接触点。
在现有的包括这类测量探测器的坐标测量机中，测量针正常装配，以便大量的元件依次连接，这样可能令这些元件都弯向与其垂直的同一个方向，以便共同作用促使测量针可能在某一预定方向任意移动。位移需检测，以防止探测器进一步移动，其当前位置，应其需要，记录测量针的位移以便计算被测物体当前的方位。在专利文件GB 1551218中可以查到这类测量探测器的一个示例。
如上描述的这类测量探测器的问题在于它们记录的误差会积累下来，从而导致连续误差。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于获得一种新的测量探测器，其提供更精确测量的可能性，而如上所述的这种误差能被消除。
上述提到的目的可以通过根据本发明的一种测量探测器来实现，该探测器包括一个连接于坐标测量器的基座、一个测量针支架和一个由该支架支撑的测量针，其中测量器支架由带有至少三根刚性支撑物的基座支撑，藉此，该支撑物通过球形的连接器与测量针支架相连，该支撑物可以相对于基座沿纵向移动，这样测量针支架和基座之间的角度就可以改变，支撑物通过于基座上呈放射状的叶片弹簧与基座连接。
在一个实施例中，该支撑物设置为可以沿其纵向移动，提供给它们驱动方式，以至测量针支架，乃至带球形触头的测量针可以通过自位移方式进行调整。
根据一个实施例，该测量针包括一种末端装有一球形触头的真实测量针。
根据第二实施例，测量针由一种虚拟测量针构成，其安装有一个光学传感器，用于检测虚拟针至被测物体的距离。这种光学传感器可以是，如激光器、CCD摄影机，或类似物。
更为普遍的是，本发明包括基座和测量针支架之间的六根支撑物的连接，以及这些支撑物可以分别相对于基座移动的可能性。在这种情况下，测量针支架设计成这样一种形式，即每根支撑物，或者支撑物联合体，控制适用于测量针支架(x、y、z、φ、θ、η)自由移动的六度。然而，本发明将会在此描述大量的简化但不具有局限性的设计。
图说明
图1显示的是测量探测器透视图。
图2显示的是基座以及与其相连的叶片弹簧的俯视图。
图3显示的是基座和图2所示的一弹簧的侧视图。
图4显示的是等同于图3的侧视图。
图5展示的是带有一支撑物的基座的侧视图。
具体实施方式
现在本发明将会通过一对实施例来进行更为详细的阐述，并配以图进行说明，其中图1显示的是测量探测器透视图，图2显示的是基座以及与其相连的叶片弹簧的俯视图，其中，弹簧依次支托着测量探测器的支撑物。图3显示的是基座和图2所示的一弹簧的侧视图，该弹簧带有连接支撑物、测量针支架、测量针和球形触头。图4显示的是等同于图3的侧视图，图5展示的是带有一支撑物的基座的侧视图，该支撑物支托着一叶片弹簧、测量针支架、测量针和球形触头，一个驱动方式安置其中，以配合控制测量针支架，同时也用这种方式控制测量针和球头。
因此，图1以图表的形式展示了一种测量探测器，它包括一个基座1，三根支撑物2(此处是三根圆棒的形式)，支撑物在球形接头的帮助下支撑测量针支架3。
在这种情况下，带三根支撑物的自由度的数目已经减小到的三(z、φ、θ)，如图2和图3所示，每一支撑物受叶片弹簧的连接锁定两个自由度。因此，这就意味着支撑物仅能在相对基座垂直的方向(z)上移动，并且基座与支撑物之间的径向角(φ)可以改变。
测量针支架3轮流支撑测量针4，该测量针的自由端装配有一个球形触头5，这是测量探测器的组件，其倾向于有可能导致接触到被测物体。由于是球形接头，其可以有这样的组成方式，例如，在圆棒2的末端安装一个球形接头，该球形接头装配在测量针支架3的一个内球面壳内，该圆棒2可以相对于测量针支架3构成任何角度。
连接测量系统用于测量测量针支架的位置，以至球形触头的位置，相对于一个位于如基座1上的参照点，目的是当其与被测物体接触时，测量针上球头的位置。然而，该测量系统本身于本发明并非至关重要；本领域的技术人员可以选择。
图2显示的是带有支撑物的基座1的俯视图，其中，根据本发明，支撑物支托着测量针支架、测量针和连接在一起的测量探测器的球头。在本例中，支撑物通过叶片弹簧6与基座1相连，该叶片弹簧沿基座1呈放射状外延。叶片弹簧6在其所处的平面上是刚性的，但是在垂直于该平面的方向上是弯曲的。叶片弹簧6刚性地连接在基座1上，在其最外端同支撑物2连接，一根支撑物2与一根叶片弹簧6相连。正如图3明确所示，支撑物2沿着倾斜的方向，从与测量针支架3的连接点至与叶片弹簧6的连接点，向上向外。叶片弹簧6与支架2的连接适合使用球形接头7，同样支撑物2与测量针支架3也可以这样。图4显示的是支撑物2的正视图，显然支撑物2适合设计成有一定的斜侧角度，以使其构成大致为三角形的形状，这样其稳定性就能提高，从而防止其发生扭曲。支撑物2的主要是沿其纵向转移压力，也就是说沿着从测量针支架3的接触点向叶片弹簧6的接触点的方向转移压力。
图5显示的主要是根据图2-4详细说明的实施例基础上的另一个实施例，但是它另外装配有一个驱动装置8来使支撑物发生位移，从而通过这种方式移动测量探测器的测量针支架，及至测量针4和球头5，这样球头5就可以接触被测物体。可采取的适当方式是，驱动装置8包括一个螺圈9，通过固定臂10连接于基座1的上表面。螺圈9包围着一磁铁11或其它磁性棒状物，该磁铁11或其它磁性棒状物可以在叶片弹簧6的最外端上下移动。这样，在磁棒11的作用下，螺圈9产生电流，促使叶片弹簧6的最外端向下移动，从而依次作用于测量针支架3、测量针4和球头5，促使它们发生位移，这样球头就能接触到被测物体。因此，通过驱动装置8可以很好地调整球头5的位置，从而可以精确测量被测物体的位置。驱动装置8的功能类似一个扩音器，并且用这种方式非常易于操控。
举例来说，可以使用一种光学测量系统来测量测量针支架3的位置，该系统测量从基座1上的一个起点的距离。这种测量，比如说，可以测量基座和测量针支架3上的一些固定点之间的距离。测量针支架3上的这些固定点和球头5之间的距离总是相同的，因为当球头与被测物体接触时，测量针或球头都没有发生位移，这是由于所有的变形都被支撑物2承受了。
也可以在测量针支架3和基座1之间设置独立的杆。在本例中以等同于图5所示的实施例中所描述的支撑物的方式设置这些测量杆是适宜的，在这样，这些测量杆要穿过基座，并可能沿其纵向移动，故此，该测量杆会包括有一个测量比例尺，这样它们相对于基座1的位置能够确定下来，采用这种方法球头5的位置也可以计算得出。
因此，根据本发明的测量探测器可以使测量针和球头有一个非常固定的安置状态，由于变形被其它元件承受了，因此，球头位置就可以非常精确的确定下来。
虽然本发明在此的描述好象是测量针由一个末端安装有一个球头的实物探针组成，但显然该实物探针，正如前面所提到的那样，可以用一个虚拟探针替代，其中测量可以从离测量针支架一定距离的一个点开始，该点相对于测量针支架是固定的。

Claims (6)

1.一种在坐标测量机中使用的测量探测器，该测量探测器包括一个连接在一台坐标测量机上的基座(1)，一个测量针支架(3)和被所述支架支撑的一个测量针(4)，其特征在于，所述测量针支架(3)由带有至少三根刚性支撑物(2)的基座(1)支撑，所述支撑物(2)通过球头连接测量针支架(3)，其中支撑物(2)可以沿相对于基座(1)的方向纵向移动，这样测量针支架(3)相对于基座(1)的角度发生变化，支撑物(2)通过呈放射状自基座向外延伸的叶片弹簧(6)与基座相连。
2.如权利要求1所述的测量探测器，其特征在于：驱动装置(8)安设成与基座(1)相连，以便与支撑物(2)相互作用来操控测量针支架(3)。
3.如权利要求2所述的测量探测器，其特征在于：所述驱动装置(8)包括一个螺圈(9)和一个可以在所述螺圈(9)内移动的元件(11)，该元件(11)作用于叶片弹簧(6)的最外端，并以同样的方式来影响支撑物(2)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的测量探测器，其特征在于：装配有一个光学测量系统，以便计量测量针(4)相对于基座(1)的距离。
5.如权利要求1所述的测量探测器，其特征在于：所述测量针(4)包括一个末端装有一个球头(5)的实物测量针。
6.如权利要求1所述的测量探测器，其特征在于：所述测量针由一个虚拟探针构成，其安装有一个光学传感器用于检测虚拟针至被测物体的距离。
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