CN111397557A - 位置度测量装置和位置度测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及检测测量领域，公开了一种位置度测量装置和位置度测量方法，包括：基础座，固定或可移动地安装于机架；滑动架，可沿纵向方向滑动地安装于所述基础座，所述滑动架上位置可调节地设置有安装座；至少一个定位测杆，安装于所述安装座并沿所述纵向方向向前延伸，用于与待测部件的定位面中的定位孔定位配合且垂直于所述定位面；至少三个定位接触头，该至少三个定位接触头安装于所述安装座并沿所述纵向方向向前延伸，用于与待测部件的定位面垂直地定位配合；和至少三个测量头，该测量头安装于所述安装座，用于与待测部件的装配面垂直地定位配合。根据本申请的技术方案，能够高效地检测待测零件中装配面相对于定位面的距离。

Description

位置度测量装置和位置度测量方法

技术领域

本申请涉及检测测量领域，更具体地说，涉及一种自适应工件的位置度测量装置和位置度测量方法。

背景技术

在机械装置的装配领域中，为了实现壳体之间的准确装配，通常需要在壳体之间选择合适的垫片。

例如，在混合动力车的动力装置中，通常包括发动机和电机作为动力源，因此变速箱具有两个动力输入（发动机和电机）和至少一个动力输出。在实际装配时，由于发动机与变速箱壳体之间以及电机与变速箱壳体之间的装配面的装配误差，这样当进行装配时，需要在装配面之间设置垫片，以实现预期的装配精度。

传统上，为了测量装配面之间的间隙，需要首先将如变速箱壳体、发动机或电机的一个夹持固定好，再将另一个悬吊起来并使定位面彼此贴合定位对齐，然后在这种悬吊状态下由人工对装配面进行间隙的测量，在根据测量的尺寸参数去制备垫片，以用于后续的实际装配中。

然而，这种传统测量方式的技术缺陷主要在于：首先，由于需要利用起吊设备进行悬吊作业，因此工作效率较低；其次，由于测量是在悬吊状态下进行的而且由人工进行，因此测量精度有限。

因此，如何能够提供一种自动化程度相对较高且精度较好的位置度测量方案，成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种位置度测量装置，以能够对待测零部件进行检测装配面相对于定位面的距离，从而确定所需垫片的厚度。

根据本申请，提出了一种位置度测量装置，该位置度测量装置包括：基础座，该基础座固定或可移动地安装于机架；滑动架，该滑动架可沿纵向方向滑动地安装于所述基础座，所述滑动架上位置可调节地设置有安装座；至少一个定位测杆，该定位测杆安装于所述安装座并沿所述纵向方向向前延伸，用于与待测部件的定位面中的定位孔定位配合并垂直于所述定位面；至少三个定位接触头，该至少三个定位接触头安装于所述安装座并沿所述纵向方向向前延伸，用于与待测部件的定位面垂直地定位配合；和至少三个测量头，该测量头安装于所述安装座，用于与待测部件的装配面垂直地定位配合。

优选地，所述安装座相对于所述滑动架具有如下至少一个自由度的位置调节：a）在竖直方向上的滑动；b）在横向方向上的滑动；c）在纵向方向上的滑动；d）围绕水平横向方向旋转轴线的转动；e）围绕水平纵向方向旋转轴线的转动；f）围绕竖直方向旋转轴线的转动。

优选地，所述滑动架可纵向滑动地安装于所述基础座的底面。

优选地，所述定位测杆为两个，该两个定位测杆在横向方向彼此间隔布置。

优选地，所述定位接触头邻近所述定位测杆分布，且所述多个定位接触头定义一个虚拟竖直定位面，所述定位测杆的轴向方向与该虚拟竖直定位面定义一个交点。

优选地，该位置度测量装置包括固定设置于所述安装座的第一安装架，该第一安装架位于所述两个定位测杆之间，并为位于所述定位测杆下方的定位接触头提供安装基础。

优选地，所述位置度测量装置包括固定设置于所述安装座的第二安装架，该第二安装架位于所述定位测杆的上方，并为位于所述定位测杆上方的定位接触头提供安装基础。

优选地，所述第二安装架为所述测量头提供安装基础，所述测量头的朝向布置在水平面内但倾斜于所述纵向方向。

优选地，所述测量头包括：第一组测量头，该第一组测量头包括至少三个测量头，该第一组测量头用于与待测部件的第一装配面垂直地定位配合；第二组测量头，该第二组测量头包括至少三个测量头，该第二组测量头用于与待测部件的第二装配面垂直地定位配合。

优选地，所述测量头在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α为可调节的；所述第一组测量头在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α1与所述第二组测量头在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α2为不相同的。

本申请还提供了一种位置度测量方法，其中利用定位测杆定义待测部件的定位面中的定位孔；利用定位接触头定义待测部件的定位面，进而定义定位孔的中心轴线与该定位面的交点；利用测量头定义待测部件的装配面，并获得所述交点与该装配面之间的距离。

根据本申请的技术方案，通过对待测零部件的装配面和定位面进行定位检测，从而能够获得装配面相对于定位面的距离，再通过对配合的另一待测零件的装配面和定位面的检测，也能获得该另一待测零部件的装配面相对于其定位面的距离。由于二者的定位面具有精度较高的加工精度和位置精度，从而获得所需垫片的厚度。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1是根据本申请优选实施方式的位置度测量装置的立体图；

图2是图1所示位置度测量装置的局部放大图；

图3是图1所示位置度测量装置的俯视图；

图4和图5是示例性表示利用本申请优选实施方式位置度测量装置的测量对象的示意图，其中A为电机壳体，B为变速箱壳体；

图6至图10为一种用于本申请优选实施方式的传感器装置的示意图；

图11至图14为另一种用于本申请优选实施方式的传感器装置的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。在下文中将首先介绍本申请所提供的位置度测量装置的结构及其装配关系，然后结合位置度测量方法解释测量原理，最后将解释本申请的装置所可采用的传感器组件。

如图1所示，根据本申请优选实施方式的位置度测量装置包括：基础座10，该基础座10固定或可移动地安装于机架；滑动架11，该滑动架11可沿纵向方向Y滑动地安装于所述基础座10，所述滑动架11上位置可调节地设置有安装座12；至少一个定位测杆13，该定位测杆13安装于所述安装座12并沿所述纵向方向Y向前延伸，用于与待测部件的定位面100中的定位孔101定位配合并垂直于定位面100；至少三个定位接触头14，该至少三个定位接触头14安装于所述安装座12并沿所述纵向方向Y向前延伸，用于与待测部件的定位面100垂直地定位配合；和至少三个测量头15，该测量头15安装于所述安装座12，用于与待测部件的装配面201，202垂直地定位配合。

基础座10可固定安装于机架，也可以为可移动地安装于机架，用作位置度测量装置的基础部分。在基础座10可移动地安装于机架的情形下，可以通过移动基础座10来实现接近或远离待测对象。

滑动架11用于承载测量装置的大部分测量部件（如下所述的测量杆或测量头等），沿纵向方向Y可滑动地安装于所述基础座10。根据不同的应用工况，滑动架11可以安装于基础座10的上方，也可以如图1所示，所述滑动架11可纵向滑动地安装于所述基础座10的底面，即下方。滑动架11可通过导轨而可滑动地安装于基础座10。由于滑动架11的沿纵向方向Y的可滑动设计，能够便于实现测量部件接近或远离待测对象。

滑动架11上设置有安装座12，该安装座12相对于滑动架11的位置为可调节的，从而允许安装座12所承载的测量部件（如测量杆或测量头等）相对于滑动架11或基础座10具有柔性的位置调节度。优选情况下，所述安装座12相对于所述滑动架11具有如下至少一个自由度的位置调节：a）在高度方向或竖直方向Z上的滑动；b）在横向方向X上的滑动；c）在纵向方向Y上的滑动；d）围绕水平横向方向旋转轴线的转动；e）围绕水平纵向方向旋转轴线的转动；f）围绕竖直方向旋转轴线的转动。上述各个自由度的实现可以通过多种方式来实现，例如滑动运动副、滚动运动副、球铰运动副、多连杆机构、机械臂、多轴机构等一种或多种的合适组合。

所述安装座12上安装有至少一个定位测杆13，该定位测杆13安装于所述安装座12并沿所述纵向方向Y向前延伸，用于与待测部件的定位面100中的定位孔101定位配合且垂直于定位面100，如图4和图5所示。由于安装座12相对于滑动架11具有上述位置调节度或者位置浮动设计，因此能够弥补定位测杆13相对于待测部件的定位面100中定位孔101的位置偏差，从而确保定位测杆13以保持垂直于定位面100的状态下与待测部件的定位面100的定位孔101定位配合，例如插入定位孔101中。

定位测杆13可以为一个，也可以为多个。例如在本申请的优选实施方式中，所述定位测杆13为两个，该两个定位测杆13在横向方向X彼此间隔布置。

由于待测部件的定位面100本身具有相对较高的定位精度，因此当定位测杆13在垂直于该定位面100的前提下定位配合于该定位面100上的定位孔101后，能够准确地确定定位测杆13相对于定位面100的位置。具体来说，在将定位面100抽象为一个平面的情形下，通过定位测杆与定位孔101的定位配合，可以将定位测杆13的中心轴线方向或轴向方向抽象为一条垂直于定位面100的垂线。在存在多个定位测杆13的情况下，每个定位测杆13均可抽象为与其对应的定位面相互垂直的垂线。

为了准确的感测定位面100，在安装座12上设置有至少三个定位接触头14，该至少三个定位接触头14均沿纵向方向Y向前延伸，用于与待测部件的定位面100垂直地定位配合。在该实施方式中，利用定位接触头14与定位面100的至少三个接触点，从而能够较为准确地确定定位面100的三维空间位置参数。通常情况下，利用三个定位接触头14即可确定定位面（三点确定一个平面），在本申请的优选情况下，利用四个或更多接触头所感测的接触点来确定定位面具有更多的优势，可以利用其中的任意三点来确定定位面，当所确定的定位面因为作为定位基础的接触点而有所不同时，可以相互之间进行校准和补偿，从而确定定位精度更高的定位面。在优选情况下，所述定位接触头14邻近所述定位测杆13分布，因此由定位接触头14所感测的定位面与定位测杆13所感测的垂直于该定位面的垂线之间的相对误差能够得以控制得更小。但可以理解的是，定位接触头14与定位测杆13的位置关系并不限于图中所示的具体形式。

通过以上描述可知，所述多个定位接触头14可以通过感测定位面100来定义一个虚拟竖直定位面，而所述定位测杆13的轴向方向或中心轴线则可以定义一个垂直于上述定位面的垂线，从而能够获知该垂线与虚拟竖直定位面之间的交点。该交点的数量取决于定位测杆13的数量，在设计有一根定位测杆13的情形中，则可以确定一个交点；在图中所示的情形中，则可以确定两个交点，一个交点作为测量位置度的基础，而另一个可以作为校对的基础。

为了布置上述多个定位接触头14，如图1和图2所示，该位置度测量装置包括固定设置于所述安装座12的第一安装架16，该第一安装架16位于所述两个定位测杆13之间，并为位于所述定位测杆13下方的定位接触头14提供安装基础。还优选的，所述位置度测量装置包括固定设置于所述安装座12的第二安装架17，该第二安装架17位于所述定位测杆13的上方，并为位于所述定位测杆13上方的定位接触头14提供安装基础。如上所述，定位接触头14优选为邻近定位测杆布置，因此在图2所示的优选实施方式中，可以在定位测杆的上方和下方均布置若干定位接触头14，进而分别通过上述第一安装架16和第二安装架17来作为定位接触头14的安装基础。

对于待测部件或待测对象来说，定位面100主要作为定位基础。位置度的检测测量需要以该定位面为定位基础检测装配面与该定位面之间的空间位置关系，尤其是距离。为了确定装配面，如图1和图2所示，本申请的位置度测量装置设置有至少三个测量头15，该测量头15安装于所述安装座12，用于与待测部件的装配面201，202垂直地定位配合。三个测量头15与装配面的三个接触点可以感测装配面201或202在立体空间中准确位置。优选情况下，可以设计有更多个测量头，可以参考定位接触头的布置方式及其技术效果。

测量头15的安装基础可以有多种选择，例如可以在滑动架11上，但优选情况下，如图1和图2所示，所述第二安装架17为所述测量头15提供安装基础。在该优选实施方式中，由于测量头与定位接触头（的至少一部分）具有相同的布置基础，因此对定位面的空间测量和对装配面的空间测量具有共同的基础，从而能够进一步减少评价二者空间位置关系度时所可能出现的误差。为了有利于测量头15保持对装配面的垂直关系，优选情况下，所述测量头15的朝向布置在水平面内但倾斜于所述纵向方向Y，如图3所示。所述测量头15在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α为可调节的。

根据不同的工况情形，待测对象或待测部件上的装配面可以为一个，也可以有两个或更多个。因此，针对一个装配面可以布置一组测量头15，该一组测量头15具有至少三个测量头（三点确定一个平面）。

优选情况下，如图1、图2和图3所示，所述测量头15包括：第一组测量头，该第一组测量头包括至少三个测量头15，该第一组测量头用于与待测部件的第一装配面201垂直地定位配合；第二组测量头，该第二组测量头包括至少三个测量头15，该第二组测量头用于与待测部件的第二装配面202垂直地定位配合。在该优选实施方式中，待测部件或待测对象中有两个装配面：第一装配面201和第二装配面202，因此分别给该两个装配面配置各自的一组测量头，从而通过各自的测量头确定各个装配面的空间位置参数。在这里，利用测量头对装配面的测定，也可参考定位接触头对定位面的测量方式及其技术效果。

在两个装配面的情形下，如图3所示，所述第一组测量头在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α1与所述第二组测量头在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α2为不相同的；也可设计为相同的，原则是确保测量头的延伸方向垂直于装配面，以实现对装配面的准确测量。上述倾斜角度可以通过铰接装配关系来实现。

如上所述，利用定位测杆和定位测量头可以确定定位测杆的中心轴线与定位面之间的交点，通过用于装配面的测量头则可以确定装配面。因此，可以非常精确且容易地测量获得该交点与装配面之间的距离。基于此思路，本申请还提供了一种位置度测量方法，该位置度测量方法包括：利用定位测杆定义待测部件的定位面100中的定位孔101，进而确定定位测杆的轴向方向或中心轴线；利用定位接触头定义待测部件的定位面100，进而定义定位孔的中心轴线与该定位面的交点，也即定位测杆的中心轴线与定位面的交点，从数学几何意义上来说相当于定位面的垂线在该定位面上的交点；随后利用测量头定义待测部件的装配面，从而能够精确且容易地获得所述交点与该装配面之间的距离。

下面以图4和图5所示的例子做进一步解释。需要说明的是，图4和图5所示的例子仅用于示例性说明，而不构成对本申请所要求保护技术方案的限制。在相同或相似的机制或原理下，本申请的技术方案也可以用于其他适用的工况场合中。

例如，图4和图5是示例性表示利用本申请优选实施方式位置度测量装置的测量对象的示意图，其中A为电机壳体，B为变速箱壳体。

如本申请背景技术部分所述，在传统的装配方式中，需要将电机壳体与变速箱壳体装配在一起时，需要测量二者装配面之间的间隙。首先利用夹具将变速箱壳体B固定住，然后吊装电机壳体A，并使得二者的定位面彼此定位贴合，从而确保二者处于准确的相对位置关系。然后，在该悬吊状态下由人工对二者对应的装配面之间的间隙进行测量，再根据测量的尺寸参数去制备垫片，以用于后续的实际装配中。

而在本申请的技术方案中，首先利用位置度测量装置对变速箱壳体B进行测量：使定位测杆定位配合于变速箱壳体B的定位面的定位孔中，同时利用定位接触头测定变速箱壳体B的定位面，从而确定定位测杆在该定位面上的交点；另外，利用测量头测定变速箱壳体B的装配面，进而能够准确而方便地获得上述交点与装配面之间的位置关系，尤其是距离。

随后，再利用位置度测量装置对电机壳体A进行类似的测量：使定位测杆定位配合于电机壳体A的定位面的定位孔中，同时利用定位接触头测定电机壳体A的定位面，从而确定定位测杆在该定位面上的交点；另外，利用测量头测定电机壳体A的与变速箱壳体B上装配面对应的装配面，进而能够准确而方便地获得上述交点与电机壳体A与变速箱壳体B上装配面对应的装配面之间的位置关系，尤其是距离。

由于对于电机壳体A和变速箱壳体B来说，二者具有相同的定位面（不是指物理结构上的相同，而是指装配时通过二者定位面的定位配合具有共同的定位基础），因此通过获得上述交点与电机壳体A的装配面之间的距离以及上述交点与变速箱壳体B的对应装配面之间的距离，就能够测量获得两个对应的装配面之间的位置度信息，尤其是当将电机壳体A的定位面和变速箱壳体B的定位面彼此定位配合后，两个对应装配面之间的相对位置关系，尤其是二者之间的距离。根据该测量的位置度参数信息，就可以直接确定两个对应的装配面之间所需垫片的厚度。

这与传统上需要悬吊一个壳体进行人工测量的方式相比，具有多种优势。首先，无需吊装操作，从而极大程度上提高了检测测量操作的安全性和工作效率；其次，无需人工测量而是基于定位面的自动测量，从而提高了测量结果的准确性。

以上是对两个对应的装配面的情形进行了解释说明，但本领域技术人员可以理解的是，在本申请的优选实施方案中，可以适用于存在多对装配面的情形，例如在4和图5所示的情形中，电机壳体A和变速箱壳体B之间设计有两对对应的装配面。

另外需要特别指出的是，利用本申请的技术方案，除了对所述交点与装配面之间位置度参数中的距离进行测量之外，还能够对该交点与装配面之间的空间位置关系进行测量。具体来说，由于针对定位面和装配面的定位接触头和测量头均设计有至少三个，因此利用本申请的技术方案能够测定虚拟的定位面与装配面各自和相对的空间位置关系，尤其是所测定的对应装配面之间的相对角度关系。例如，在利用位置度测量装置对电机壳体A的装配面进行测定后，再对变速箱壳体B的对应装配面进行测定时，除了距离参数能够测量获得之外，还可以测量获得该两个对应的装配面之间的相对夹角关系，尽管理论上来说该两个装配面应为彼此平行的，但由于制造误差的关系可能导致二者之间存在较小的夹角，因此在根据上述距离和夹角信息后，可以设计厚度为非均匀的垫片（即垫片两个分别与上述两个装配面贴合的侧面之间具有与测量结果一致的距离和角度），从而实现更为精准的垫片选择。例如，可以选择基础水平面，然后拟合获得所测定的电机壳体A的装配面与该基础水平面的交线，再拟合获得所测定的变速箱壳体B的对应装配面与该基础水平面的交线，进而获得这条交线之间的夹角。

以上描述了本申请所提供的位置度测量装置和测量方法。如上所述，为了测定定位面或装配面，需要利用上述定位接触头或测量头等传感装置。传统上，可以采用笔试传感器来用作上述接触头或测量头。但在本申请的优选实施方式中，提出了两种传感器方案。这两种传感器方案可以根据工况需要而用于上述定位接触头或测量头。下面就该两种传感器方案进行详细描述。

如图6所示，根据本申请提供了一种位移传感器，该位移传感器包括：基础件110，该基础件110包括沿纵向方向X1延伸的基础部111以及从该基础部111的第一端112沿高度方向Z1延伸的延伸部1111；弹性变形体120，该弹性变形体120通过连接端1201连接于延伸部1111并与基础件110间隔相邻地沿纵向方向X1延伸，弹性变形体120上安装有接触头130，该接触头130的朝向设计为不在纵向方向X1上，在接触头130与待测零部件的测量点相抵触时，弹性变形体120能够围绕连接端1201而相对于基础件110通过弹性变形而进行摆动；和位移感测机构，该位移感测机构设置在基础件110和弹性变形体120之间，位移感测机构用于感测弹性变形体120相对于基础件110的位移变化量。

根据本申请的技术方案，安装于弹性变形体120上的接触头130的朝向设计为不在纵向方向X1上，在接触头130与待测零部件的测量点相抵触时，位移感测机构能够通过感测弹性变形体120相对于基础件110的位移变化量，从而获取测量值。因此在本申请的技术方案中，位移传感器自身在纵向方向X1上的长度尺寸不会被测量空间的大小所限制，因而在接触头130的朝向方向上对空间的要求得以降低，从而使本申请的位移传感器能够在较狭小的空间工作场合中进行测量作业。

如图10所示为例，接触头130在弹性变形体120的延伸方向上距离连接端1201的长度为L，位移感测机构在该方向上距离连接端1201的长度为S，当接触头130与待测零部件的测量点相抵触时，接触头130沿高度方向Z1最大移动距离为D，此时弹性变形体120最大摆动角度α。根据正弦定理，位移感测机构直接获取的位移参数与移动距离D的比例等于长度S与长度L的比例。可以理解的是，位移感测机构直接获取的位移参数与弹性变形体120摆动的最大角度α不变时，接触头130在弹性变形体120的延伸方向上距离连接端1201的长度L越大，则传感器通过位移感测机构能够测量的量程范围越大。因此通过增加弹性变形体120的延伸长度，能够有效增加位移传感器的量程范围，从而进一步提高了位移传感器在多种工况场合中的柔性适用性。

如图6所示，基础件110包括沿纵向方向X1延伸的基础部111以及从该基础部111的第一端112沿高度方向Z1延伸的延伸部1111，通过如安装孔或卡槽等安装结构，能够将基础件110固定或可移动地安装于机架，该安装结构可以设置于基础部111或延伸部1111。弹性变形体120通过连接端1201连接于延伸部1111并与基础件110间隔相邻地沿纵向方向X1延伸，该弹性变形体120或连接端1201为弹性材质（如塑料或弹性金属）制成，从而使安装于弹性变形体120上的接触头130能够在高度方向Z1上弹性浮动，其中弹性变形体120的弹性模量可以为170×10³Mpa至190×10³Mpa之间，优选为180×10³Mpa。接触头130用于在测量时抵触待测零部件的测量点，根据实际工况环境可以将接触头130设置为不同的延伸方向。当接触头130抵触测量点时，测量点对接触头130施加的压力使弹性变形体120能够围绕连接端1201而相对于基础件110通过弹性变形而进行摆动，从而使设置在基础件110和弹性变形体120之间的位移感测机构感测弹性变形体120相对于基础件110的位移变化量，进而得出测量点的位移变化量，实现测量目的。

如图6所示，基础件110为沿纵向方向X1延伸的杆状件，该杆状件可以为硬质的塑料或金属材质。弹性变形体120为沿纵向方向X1延伸的杆状件，优选情况下，位移传感器在非工作状态时，弹性变形体120与基础件110的基础部111平行布置，从而能够充分利用位移传感器在高度方向Z1上的结构空间。

为进一步提高弹性变形体120相对于基础件110摆动的灵活度，如图6和图7所示，一种实施方式中弹性变形体120的连接端1201中间部分的厚度比弹性变形体120的厚度薄，优选情况下连接端1201在高度方向Z1上的最小厚度为0.3mm。另一种实施方式中，连接端1201朝向基础件110的内侧或延伸部1111邻近连接端1201的内侧可以设置有沿横向方向Y1贯通延伸的缺口121。该缺口121可以为多边形或圆形，从而使连接端1201呈现为中间薄两端厚的形状，进而实现提高弹性变形体120相对于基础件110摆动的灵活度的效果。进一步地，连接端1201背向基础件110的表面可以设置有凹槽122。该凹槽122进一步减小连接端1201的厚度，配合上述缺口121使连接端1201为所需的厚度。

如图6所示，如上所述的位移传感器的弹性变形体120沿纵向方向X1的长度大于基础件110沿纵向方向X1的长度，以使接触头130能够设置于弹性变形体120沿纵向方向X1长于基础件110的一端，从而使接触头130抵触测量点的同时避免与基础件110发生干涉影响测量结果，并根据接触头130在弹性变形体120所在的位置，相应增加了位移传感器的量程范围。接触头130的朝向可以垂直于纵向方向X1，根据工况环境的不同，也可以使接触头130的朝向既不平行也不垂直于纵向方向X1。优选如图6所示，接触头130的朝向为指向基础件110或背向基础件110的高度方向Z1。

如图8和图9所示，该位移传感器可以设置有缓冲元件123，该缓冲元件123一端设置于基础件110，另一端设置于弹性变形体120，通过该缓冲元件123，能够分摊接触头130抵触测量点时弹性变形体120与连接端1201承载的力，从而保护位移传感器的结构避免损坏，同时在非工作状态下缓冲元件123可以控制弹性变形体120复位。优选情况下缓冲元件123的至少一端设置有与基础件110和/或弹性变形体120连接的螺纹件，从而通过调节螺纹件使缓冲元件123的弹性模量为可调节的。上述缓冲元件123可以为弹性材质的偏压件或弹簧件。

如图9所示，位移传感器可以设置有一对接近限位元件124,125，一个接近限位元件124设置于弹性变形体120朝向基础件110的表面上，另一个接近限位元件125设置于基础件110朝向弹性变形体120的表面上并与一个接近限位元件124彼此间隔地相对设置，用于限制弹性变形体120接近基础件110的摆动。所述一对接近限位元件124,125至少一者与弹性变形体120或基础件110的相对位置为可调节的，优选情况下，一对接近限位元件124,125中至少一者为螺纹件。通过上述一对接近限位元件124,125能够限制弹性变形体120接近基础件110的摆动的最小距离，且能够调整该最小距离的大小。

如图8和图9所示，位移传感器还可以设置有远离限位元件126，该远离限位元件从基础件110和弹性变形体120中的一者延伸穿过另一者且远离限位元件126的末端设置有止挡部1261，用于限制弹性变形体120远离基础件110的摆动。优选情况下，远离限位元件126上与止挡部1261相反的一端设有螺纹结构，通过该螺纹结构能够调节该远离限位元件126能够限制弹性变形体120远离基础件110的最大距离的大小。该远离限位元件126延伸穿过基础件110且与弹性变形体120螺纹连接，或者该远离限位元件126延伸穿过弹性变形体120且与基础件110螺纹连接。

如图9所示，位移传感器的位移感测机构可以包括：移动件140，该移动件固定设置于弹性变形体120；感测件141，该感测件141固定设置于基础件110并与移动件140彼此间隔地相互配合，用于感测移动件140相对于感测件141的位置变化量。在位移传感器工作时，接触头130与测量点抵触，使弹性变形体120相对于基础件110摆动，同时固定设置于弹性变形体120的移动件140与固定设置于基础件110的感测件141产生相对移动，通过感测移动件140相对于感测件141的位置变化量，从而运算得出测量点的位移变化量。优选情况下，移动件140为可拆卸地固定安装于弹性变形体120的移动杆，该移动杆从弹性变形体120向基础件110延伸；感测件141为可拆卸地安装于基础件110的筒状件，移动杆的端部间隙地伸入筒状件内，筒状件背向移动杆的端部连接有信号线142。通过方便拆卸或更换的不同型号的移动件140和/或感测件141，可以满足多种测量需要。优选情况下，基础件110和弹性变形体120之间设置有用于密封筒状件和移动杆之间的空间的柔性密封罩143。该柔性密封罩143优选为波纹管，可以在位移传感器工作过程中对移动件140和感测件141起到保护作用，并且能够防止外部杂质进入到感测件141中，对测量结果造成不良影响。

以上通过图6至图10描述了一种传感器装置的结构形式，当将该传感器装置用于上述位置度测量装置时，接触头130可以用作上述定位接触头或测量头。

下面通过图11至图14描述另一种形式的传感器装置或组件。在该传感器装置或组件中，可以通过调整测量部用于与待测零部件的测量点的部分的长度来用于图1至图5所示的位置度测量装置的方案中。

如图11和图13所示，传感器组件，该传感器组件包括：传感器基础座210，该传感器基础座210沿纵向方向X2延伸而具有第一端2101和第二端2102；弹性变形体220，该弹性变形体220沿纵向方向X2延伸且包括安装于传感器基础座210的安装端2201、用于接触待测零部件的测量点的测量部2202以及连接安装端2201和测量部2202的连接部2203，测量部2202的测量端在纵向方向X2上延伸超过传感器基础座210的第二端2102，测量部2202能通过连接部2203的弹性变形而围绕安装端2201进行摆动；位移感测机构230，该位移感测机构安装于传感器基础座210的第一端2101并具有延伸到传感器基础座210的第二端2102的纵向位移杆231；转换机构240，该转换机构240设置在弹性变形体220的测量部2202与位移感测机构230的纵向位移杆231端部之间，用于将测量部2202的摆动位移转换为纵向位移杆231在纵向方向X2上的线性位移。

如图11所示，传感器基础座210沿纵向方向X2延伸，该传感器基础座210设置有安装孔或安装槽，用于与机架固定或可移动地安装配合。弹性变形体220沿纵向方向X2延伸，通过安装端2201与传感器基础座210固定安装，该固定安装方式可以使卡扣或螺纹连接等。测量部2202能通过连接部2203的弹性变形而围绕安装端2201进行摆动，从而在测量过程中通过与待测零部件的接触使测量部2202围绕安装端2201进行摆动。该弹性变形体220可以为金属或塑料等弹性材质。位移感测机构230，用于在测量过程中感测纵向位移杆231的纵向位移量，从而获取测量值。该位移感测机构230可以为如笔式传感器的接触式位置传感器组件。

如图12所示，上述传感器组件还包括转换机构240，通过设置在弹性变形体220的测量部2202与位移感测机构230的纵向位移杆231端部之间的转换机构240，能够将测量部2202的摆动位移转换为纵向位移杆231在纵向方向X2上的线性位移，从而实现在传感器组件测量过程中测量点到位移感测机构230之间的位移传递方向的转换。相比于传统的笔式传感器，本申请的技术方案摆脱了笔式传感器受自身长度尺寸的限制而无法设置在空间狭小的工况场合使用的缺陷。

如图11和图13所示，弹性变形体220的安装端2201优选为可拆卸地安装于传感器基础座210的第一端2101和第二端2102之间区域，以通过更换不同尺寸形状的弹性变形体220满足不同工况环境下的测量需求。弹性变形体220整体可以为长方体形状，在一种优选的实施方式中，弹性变形体220在高度方向Z2上的厚度为1-3mm，优选为2.5mm，在横向方向Y2上的宽度为10-18mm，优选为15mm。其中，连接部2203的最薄厚度优选为安装端2201或测量部2202厚度的1/8-1/2，在该厚度比例下，使弹性变形体220的弹性以及韧性呈现为较理想的效果。连接部2203的厚度大小需要满足弹性变形体220的弹性韧性，优选情况下连接部2203的最薄处的厚度为0.3-1mm，优选为0.5-0.8mm。

为了进一步减小弹性变形体220的连接部2203的结构对硬度的影响，弹性变形体220在连接部2203设置有如下缺口部中的至少一个：a）第一缺口部221，该第一缺口部221形成于弹性变形体的上表面且沿横向方向Y2贯穿弹性变形体；b）第二缺口部222，该第二缺口部222形成于弹性变形体的下表面且沿横向方向Y2贯穿弹性变形体；c）第三缺口部223，该第三缺口部223沿高度方向Z2贯穿弹性变形体。如图13所示，优选情况下弹性变形体220在连接部2203同时设置有第一缺口部221、第二缺口部222和第三缺口部223，从而充分利用连接部2203结构上的改进提高弹性变形体220可摆动的灵活性。

如图12和图13所示，该传感器组件还可以包括如下特征中的至少一个：a）缓冲元件224，该缓冲元件224一端设置于传感器基础座210，另一端设置于弹性变形体220；该缓冲元件224可以为弹簧或如橡胶等弹性材质制成的弹性件，在传感器组件工作过程中，缓冲元件224随弹性变形体220的摆动拉伸或压缩，从而起到缓冲以及复位的作用。b）一对接近限位元件，一个接近限位元件设置于弹性变形体220朝向传感器基础座的表面上，另一个接近限位元件设置于传感器基础座210朝向弹性变形体220的表面上并与一个接近限位元件彼此间隔地相对设置，用于限制弹性变形体220接近传感器基础座210的摆动；优选情况下，上述接近限位元件中至少一个与其所在的弹性变形体220或传感器基础座210的位置为可调节的，接近限位元件优选为螺纹件，通过调节上述两个接近限位元件的间距，从而限制弹性变形体220接近传感器基础座210的可摆动的距离。c）远离限位元件227，该远离限位元件从传感器基础座210和弹性变形体220中的一者延伸穿过另一者且远离限位元件227的末端设置有止挡部2271，用于限制弹性变形体220远离传感器基础座210的摆动。与上述接近限位元件相对的，远离限位元件227用于限制弹性变形体220远离传感器基础座210的可摆动的距离。优选情况下，远离限位元件227为螺纹件，该远离限位元件227的一端为止挡部2271，另一端设置有螺纹，远离限位元件227穿过传感器基础座210和弹性变形体220中的一者并与另一者螺纹连接，通过止挡部2271起到限制弹性变形体220远离传感器基础座210的最大摆动的止挡作用，同时可通过螺纹连接的深度从而调整远离限位元件227限制弹性变形体220远离传感器基础座210的最大距离的大小。

如图14所示，位移感测机构230包括感测器232，该感测器232可拆卸地固定于传感器基础座210的第一端2101并具有沿纵向方向X2延伸的连接杆233，该连接杆233与纵向位移杆231同轴地彼此对齐连接。所述感测器232用于将纵向位移杆231传递给连接杆233的位移转化为传感器组件输出的电信号。优选情况下，所述感测器232可以为市面上常见的LVDT位移传感器，例如感测器232可以为笔式位移传感器。所述连接杆233优选为弹性材质，以使纵向位移杆231能够相对于感测器232的中心轴线在径向方向上摆动。从而即使当纵向位移杆231相对于感测器232的中心轴线发生角度变化时，也能通过纵向位移杆231和连接杆233将力精确传导至感测器232。进一步地，由于连接杆233可径向弹性弯曲的设计，有效保护了纵向位移杆231和感测器232，从而提高了传感器组件的使用寿命。

根据上述任意实施方式的传感器组件，传感器基础座210可以与弹性变形体220共同形成较为封闭的结构，从而避免其他工件或杂质对传感器组件内部造成不良影响。优选情况下如图13和图14所示，传感器基础座210包括：底板211，该底板沿纵向方向X2在第一端2101和第二端2102之间延伸；和第一侧板212和第二侧板213，该第一侧板212和第二侧板213沿纵向方向X2延伸且彼此间隔地设立于底板211在横向方向Y2的两侧，其中：弹性变形体220设置于传感器基础座210的顶部，纵向位移杆231位于底板211、弹性变形体220、第一侧板212和第二侧板213之间的空间内。设置于底板211、弹性变形体220、第一侧板212和第二侧板213之间的空间内的纵向位移杆231在工作过程中能够避免与外部接触，提高了传感器组件的可靠性，从而提高了传感器组件的使用寿命和测量精度。

根据如上所述的传感器组件，将测量部2202的摆动位移转换为纵向位移杆231在纵向方向X2上的线性位移的转换机构240可以为斜坡机构或齿轮机构。优选如图13和图14所示，转换机构240包括：端板214，该端板214固定在传感器基础座210的第二端2102固定设置在底板211、第一侧板212和第二侧板213，端板214的内侧面设计有朝向纵向位移杆231的倾斜面241；和纵向位移杆231的端部设置有如球的曲面结构2311，该曲面结构2311的最低处高于底板211的上表面且最高处高于端板214的上边缘，其中在测量部2202通过连接部2203的弹性变形而围绕安装端2201摆动的情况下，测量部2202的内表面能使曲面结构2311沿倾斜面241移动，从而将上述摆动位移转换为纵向位移杆231在纵向方向X2上的线性位移。所述曲面结构2311可以为球形结构或半球形结构，所述测量部2202的内表面压迫曲面结构2311在倾斜面241的位置靠近底板211，则纵向位移杆231在纵向方向X2上朝感测器232线性位移，从而使感测器232获取测量值。通过该转换机构240，实现了将测量部2202的摆动转换为曲面结构2311在倾斜面241上的滑动，进而转换为纵向位移杆231在纵向方向X2上的线性位移，实现了传感器组件测量过程中测量点与传感器组件的相对位移到纵向位移杆231在纵向方向X2上的位移传递的转换。

为了使传感器组件在非工作状态下使曲面结构2311的最低处高于底板211的上表面且最高处高于端板214的上边缘，优选情况下，纵向位移杆231承载有从传感器基础座210的第一端2101朝向第二端2102的偏压力。该片压力可以由弹簧等偏压件或由位移感测机构230的连接杆233提供，优选情况下，连接杆233为弹性材质或内部设有弹性结构，以始终对纵向位移杆231施加朝向第二端2102的偏压力。

如图14所示，优选情况下，倾斜面241包括：第一倾斜面2411，该第一倾斜面2411从端板214的中部延伸到第一侧板212；第二倾斜面2412，该第二倾斜面2412从端板214的中部延伸到第二侧板213，纵向位移杆231的曲面结构2311同时与第一倾斜面2411和第二倾斜面2412配合，从而使曲面结构2311在第一倾斜面2411和第二倾斜面2412同时作用下始终位于两个倾斜面的中间位置，从而使纵向位移杆231始终位于第一倾斜面2411和第二倾斜面2412之间的平面上，进而提高传感器组件的测量精度。

另外，需要指出的是，在图1至图5所述的位置度测量装置方案（具有XYZ坐标系）、图6至图10以及图11至图14所述两种传感器均在图示中有各自的坐标系（分别具有X1Y1Z1坐标系和X2Y2Z2坐标系），在对其技术方案进行理解时不可混用，而是各自技术方案以各自图中的坐标系进行理解和解释说明。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.位置度测量装置，其特征在于，该位置度测量装置包括：

基础座（10），该基础座（10）固定或可移动地安装于机架；

滑动架（11），该滑动架（11）可沿纵向方向滑动地安装于所述基础座（10），所述滑动架（11）上位置可调节地设置有安装座（12）；

至少一个定位测杆（13），该定位测杆（13）安装于所述安装座（12）并沿所述纵向方向向前延伸，用于与待测部件的定位面（100）中的定位孔（101）定位配合且垂直于所述定位面（100）；

至少三个定位接触头（14），该至少三个定位接触头（14）安装于所述安装座（12）并沿所述纵向方向向前延伸，用于与待测部件的定位面（100）垂直地定位配合；和

至少三个测量头（15），该测量头（15）安装于所述安装座（12），用于与待测部件的装配面（201，202）垂直地定位配合。

2.根据权利要求1所述的位置度测量装置，其特征在于，所述安装座（12）相对于所述滑动架（11）具有如下至少一个自由度的位置调节：

a）在竖直方向上的滑动；

b）在横向方向上的滑动；

c）在纵向方向上的滑动；

d）围绕水平横向方向旋转轴线的转动；

e）围绕水平纵向方向旋转轴线的转动；

f）围绕竖直方向旋转轴线的转动。

3.根据权利要求1所述的位置度测量装置，其特征在于，所述滑动架（11）可纵向滑动地安装于所述基础座（10）的底面；或者

所述定位测杆（13）为两个，该两个定位测杆（13）在横向方向彼此间隔布置。

4.根据权利要求3所述的位置度测量装置，其特征在于，所述定位接触头（14）邻近所述定位测杆（13）分布，且所述多个定位接触头（14）定义一个虚拟竖直定位面，所述定位测杆（13）的轴向方向与该虚拟竖直定位面定义一个交点。

5.根据权利要求4所述的位置度测量装置，其特征在于，该位置度测量装置包括固定设置于所述安装座（12）的第一安装架（16），该第一安装架（16）位于所述两个定位测杆（13）之间，并为位于所述定位测杆（13）下方的定位接触头（14）提供安装基础。

6.根据权利要求5所述的位置度测量装置，其特征在于，所述位置度测量装置包括固定设置于所述安装座（12）的第二安装架（17），该第二安装架（17）位于所述定位测杆（13）的上方，并为位于所述定位测杆（13）上方的定位接触头（14）提供安装基础。

7.根据权利要求6所述的位置度测量装置，其特征在于，所述第二安装架（17）为所述测量头（15）提供安装基础，所述测量头（15）的朝向布置在水平面内但倾斜于所述纵向方向。

8.根据权利要求1所述的位置度测量装置，其特征在于，所述测量头（15）包括：

第一组测量头，该第一组测量头包括至少三个测量头（15），该第一组测量头用于与待测部件的第一装配面（201）垂直地定位配合；

第二组测量头，该第二组测量头包括至少三个测量头（15），该第二组测量头用于与待测部件的第二装配面（202）垂直地定位配合。

9.根据权利要求8所述的位置度测量装置，其特征在于，所述测量头（15）在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α为可调节的；

所述第一组测量头在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α1与所述第二组测量头在水平面内相对于所述纵向方向的倾斜角度α2为不相同的。

10.位置度测量方法，其特征在于，该位置度测量方法包括：

利用定位测杆定义待测部件的定位面（100）中的定位孔（101）；

利用定位接触头定义待测部件的定位面（100），进而定义定位孔的中心轴线与该定位面的交点；

利用测量头定义待测部件的装配面，并获得所述交点与该装配面之间的距离。

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