CN201281589Y

CN201281589Y - 偏角测量装置

Info

Publication number: CN201281589Y
Application number: CNU2008201471914U
Authority: CN
Inventors: 欧阳述理; 胡义; 陈珏然
Original assignee: SHENZHEN BELTON ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN BELTON ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-09-04

Abstract

本实用新型公开了一种偏角精密测量装置，包含放置待测物的安置台，激光测量仪、转动装置和控制模块。转动装置带动激光测量仪与安置台相对转动，控制模块接收各个模块和部件反馈的信号，并控制各个模块和部件的动作。本装置可以快速精确地为计算待测物上待测面的偏角提供所需要的待测物相对转动值以及待测面高点相对于基准面的高度值。

Description

偏角测量装置

【技术领域】

本实用新型涉及测量领域，尤其是涉及一种偏角测量装置。

【背景技术】

随着科技的发展，对加工精度的要求越来越高。如随着硬盘技术的飞速发展，硬盘转速要求越来越高，伴随而来的是对硬盘驱动架的精度要求也越来越高，其中对驱动架装磁头部位(悬臂)的偏角(即平行度)要求尤其严格。因此，需要对偏角进行精密测量。通常情况下是采用推表或用CMM机测量。由于硬盘驱动架是长而薄的悬臂结构，这种接触式测量由于存在接触力，会大大降低测量精度，且由于是逐点测量，速度很慢。逐点测量时取点的位置也会因为操作人员不同而不同，导致测量结果不精确。

目前有一种测量偏角的方法可以很好地解决这个问题。在待测面平整的前提下，假设待测物绕某固定轴心旋转，以待测物某一横截面为例。初始状态下，待测面在该横截面上的一端点A至旋转中心的距离(即端点A的旋转半径)为r1，端点A与旋转中心的连线与基准面的夹角为a，旋转中心与基准面的高度差为c，端点A相对于基准面的高度值为Y1。当待测物绕轴心转动不同的角度X时，端点A相对于基准面的高度值Y1＝r1sin(a+X)+c，其中的r1、a和c都是未知的。只要测得多组(X，Y1)值，就可以求解出常数r1、a和c或用最小二乘法拟合出关系式。

初始状态下，在同一横截面上，待测面的另一端点B至旋转中心的距离(即端点B的旋转半径)为r2，端点B与旋转中心的连线与基准面的夹角为b，旋转中心与基准面的高度差为c，端点B相对于基准面的高度值为Y2。当待测物绕轴心转动不同的角度X时，端点B相对于基准面的高度值Y2＝r2sin(b+X)+c，其中的r2和b是未知的，c已经计算得出。在测得多组(X，Y2)值时，可以求解出常数r2、b或用最小二乘法拟合出关系式。

令Y1＝Y2，可以求得一个X值。当待测物绕固定轴心旋转的角度为该X值时，待测面同一截面上的两个端点A、B位于同一高度。也就是说待测物从初始状态转动一定角度X后，待测面相对于基准面是平行无偏角的，那么该X值即为初始状态下待测面相对于基准面的偏角。

从上述描述可知，要实现该测量方法，最主要的是要解决如何获得多组的(X，Y)数据。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种测量装置，测量在待测物绕固定轴心转动不同角度时，待测物的待测面某一最高点与基准面的垂直距离。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种偏角测量装置，其特征在于包含：

放置待测物的安置台，

向所述待测物发射激光和接收激光的激光测量仪；

转动装置，连接并带动所述激光测量仪或安置台相对于所述安置台或激光测量仪转动。

进一步：还包含与所述安置台和激光测量仪电连接的控制模块。

进一步：所述激光测量仪包含径向相向固定在所述转动装置上并与所述控制模块电连接的激光发射头和激光接收头。

进一步：所述转动装置包含：

马达，与所述控制模块电连接；

转动台，与所述马达连接并由所述马达驱动转动；

激光仪安装座，固定在所述转动台的轴向端并跟随所述转动台转动，所述激光发射头和激光接收头径向相向固定在所述激光仪安装座的两端。

进一步：所述马达为伺服马达。

进一步：所述安置台包含安置所述待测物的夹具和固定所述夹具的安装座。

进一步：所述夹具上设有确定所述待测物位置的定位件。

进一步：所述安装座包含固定座和与所述固定座滑动连接的滑动块，所述固定座沿所述滑动块的滑动方向在前端和后端分别设有与所述控制模块连接的位置感应进一步：所述滑动块由马达驱动，所述马达与所述控制模块电连接。

进一步：还包含与所述滑动块固定连接的压紧装置，所述压紧装置下行时压住放置于所述夹具上的待测物，所述压紧装置与所述控制模块电连接。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型采用激光装置，可以通过激光水平照射待测物后的投影位置快速而精确地获得所需要的高度值。

2.本实用新型采用转动装置来控制激光和待测物相对转动的角度和次数，可以很方便地获得所需要的角度值。

3.本实用新型转动装置的转动台通过伺服马达来控制，可以实现高精度的转动。

4.本实用新型的转动装置通过控制模块操作，可以事先设定相对转动的角度和次数。

5.本实用新型采用多个感应器与控制模块实现全程自动控制，最大限度地减少了人工参与程度，提高了测量精度和效率，而且减少了工作强度。

【附图说明】

图1本实用新型整体结构示意图

图2本实用新型爆炸图

图3本实用新型安置台爆炸图

图4本实用新型夹具结构示意图

其中：

1-激光测量仪 213-防反柱 3-待测物

11-激光发射头 22-安装座 42-升降压头

12-激光接收头 23-滑动平台 4-压紧装置

2-安置台 231-固定座 41-气缸

21-夹具 232-滑动块 5-转动装置

211-定位柱 24-伺服马达 51-转动台

212-定位销 52-激光仪安装座

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。

【具体实施方式】

本实用新型主要是采用激光发射装置转动不同的角度照射待测物体，激光接收装置测得待测物体待测面突出端点的投影高度，计算装置根据多组的角度和投影高度值，得出角度与投影高度之间的曲线方程，并计算出待测面的偏角，输出到输出装置。

实施例一

如图1所示，本实用新型包含激光测量仪1、待测物安置台2、转动装置5和控制模块。控制模块控制各个部件的动作，待测物3放入安置台2后手动触发控制模块，控制模块指令激光测量仪1发射和接收激光信号。如图2所示，激光测量仪1包含激光发射头11和激光接收头12。

本实用新型利用激光照射待测物3后的投影高度来测量Y值。测量过程需要待测物3绕固定轴转动，转动装置5可以设计为驱动安置台2带动待测物3转动。但实现安置台2的偏转难度较大，激光测量仪1的偏转是比较容易实现的，因此转动装置最好与激光测量仪1连接。

转动装置5主要包含马达(图中未示出)驱动的高精度转动台51和激光仪安装座52。激光仪安装座52固接在高精度转动台51的端面并设置在高精度转动台51的半径方向，激光发射头11和激光接收头12沿转动台51的径向分别固定在激光仪安装座52的左右两端。激光仪安装座52跟随高精度转动台51转动，从而带动激光发射头11和激光接收头12转动。

转动装置5的马达可以采用手动方式带动和控制。为了提高控制精度，减少劳动强度，可以采用控制模块与伺服马达的配合，控制模块控制伺服马达旋转的角度和转动的次数，使转动台51达到高精度的转动。为了精确控制，还可以在转动台51内壁增加环形光栅尺，环形光栅尺反馈转动台51的位置信号至控制模块，实现闭环控制。

在测量时待测物3位于激光发射头11和激光接收头12之间，安置台2主要用于放置待测物3。如图2和图3所示，安置台2包含夹具21和安装座22。夹具21通过螺钉等可拆卸的方式固定在安装座22上，待测物3放置在夹具21上。安装座22主要用于垫高夹具21，待测物3放上去时即为测试的起始位，同时也方便更换不同规格的夹具21。

夹具21上设有定位待测物3的定位件，一般至少需要2个定位件以准确定位。以待测物3为硬盘驱动架为例，如图4所示，夹具21上设有头孔定位柱211，套入硬盘驱动架中部的头孔定位，在对应硬盘驱动架尾部左右两侧处设有两根定位销212固定硬盘驱动架的尾部，在其他实施例中，还可以增加防止待测物3反向放置的防反柱251以确保待测物3正确放置。

在起始位夹装待测物3时安装的空间很有限，夹具21可以设计为沿安装座22滑动，需安装待测物3时退回，留出较大的操作空间，安装好后将夹具21送入起始位开始测试。如图3所示，在夹具21与安装座22之间设有一滑动平台23。滑动平台23包含一固定座231和一滑动块232。夹具21固定在滑动块232上，滑动块232与固定座231滑动连接。滑动块232的长边两侧向下弯折，盖住固定座231的两个侧边并可沿侧边滑动，或固定座231上设有轴向滑槽，滑动块232的轴向两侧设有与之配合的滑块。取消安装座22，由固定座231来代替也是可行的。

虽然可以手动控制滑动块232的移动，为了提高控制精度，如图2所示，可增加一伺服马达24，通过滚珠丝杆或齿轮齿条的结构将伺服马达24的转动转换为滑动平台的线性运动(精密滚珠丝杆的控制精度较好)，或者直接使用直线马达。控制模块与伺服马达24连接，以控制滑动块232的前进或后退以及移动距离。固定座231上设位置感应器(图中未示出)，限制滑动块232的移动距离，进行闭环控制。当滑动块232滑动至最前端设定位置时，位于此处的位置感应器发出反馈信号至控制模块来指示伺服马达24停止，并指令激光发射仪1开始工作。当滑动平台23退回至最后端(即零位)时，位于此处位置感应器发出反馈信号至控制模块来控制伺服马达24停止，并指示下一步骤开始。

为了保证待测物3在测试时不发生位移，如图1和图2所示，还可以增加压紧装置4。当压紧装置4压住待测物3时，控制模块开始指令滑动平台23将待测物3送入测试起始位。

如图1和图2所示，压紧装置4位于头孔定位柱211的上方，通过支架与滑动块232固定连接。压紧装置4包含气缸41和升降压头42，气缸41驱动升降压头42上升和下降。气缸41上下移动的极限位置处分别设有位置感应器，上感应器和下感应器，可采用磁感应器位置开关。当气缸41下降到指定位置时，升降压头42压住待测物3，同时触发位置感应器，控制模块指令气缸41停止运动，并指令伺服马达24开始工作，将待测物3送入到测试位。当所有测试工作完成，滑动平台23退回至最后端(即零位)时，气缸41上行至设定位置触发位置感应器，控制模块指令气缸41停止运动，此时可以取出待测物3。

本实用新型的工作过程如下：

待测物3放入夹具21，手动触发控制模块，控制模块指令气缸41驱动升降压头42下移压紧待测物3并反馈信号至控制模块，控制模块指令伺服马达24驱动滑动块232将夹具21和待测物3送至测试起始位。固定座231上的位置感应器反馈到达起始位的信号，控制模块指令激光发射头11发射激光，激光接收头12获得投影高度值，然后通过伺服马达控制高精度转动台51转动预定角度和次数，获得多组的高度值。同时，高精度转动台51完成设定的转动次数后，控制模块指令滑动块232后退至零位，零位处的位置感应器反馈到达信号至控制模块，控制模块指示气缸41带动升降压头42上升至设定位置后停止动作，此时可以取出待测物3。

上述控制模块也可以分拆为各个部件的控制健，由人工控制各个部件的运动。在测试精度要求不是很高的情况下，可以取消控制模块，全部改由人工控制。

不同的旋转角度值可以事先设定，不同角度值下相应的高度值由激光接收头12提供，根据前述测量方法，即可以得出待测物3相对于基准面偏转的角度。这些计算过程可以通过手工完成，也可以通过计算模块快速完成。

实施例二

在操作中，为了自动控制测试的开始，在实施例一的基础上增加“防呆”装置。

在整个工作区域的外围设置隔断，仅在安置台2远离激光测量仪1的一端开口容许人手进入操作。在开口处设置光栅，光栅向控制模块传送信号。当人手穿过光栅的控制区域进入操作区时，控制模块指令所有部件停止工作。

在夹具21的下方增设光电感应器，有待测物3放置到夹具21上后，光电感应器反馈控制模块待测物3已安装；在人手退出光栅的控制区域后，光栅反馈信号至控制模块。控制模块接收到这两个反馈信号后才发出整个测试过程开始的信号，按照实施例一所述的步骤开始测试。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种偏角测量装置，其特征在于包含：

放置待测物的安置台，

向所述待测物发射激光和接收激光的激光测量仪；

2.如权利要求1所述的偏角测量装置，其特征在于：还包含与所述安置台和激光测量仪电连接的控制模块。

3.如权利要求2所述的偏角测量装置，其特征在于：所述激光测量仪包含径向相向固定在所述转动装置上并与所述控制模块电连接的激光发射头和激光接收头。

4.如权利要求2所述的偏角测量装置，其特征在于所述转动装置包含：

马达，与所述控制模块电连接；

转动台，与所述马达连接并由所述马达驱动转动；

5.如权利要求4所述的偏角测量装置，其特征在于：所述马达为伺服马达。

6.如权利要求2所述的偏角测量装置，其特征在于：所述安置台包含安置所述待测物的夹具和固定所述夹具的安装座。

7.如权利要求6所述的偏角测量装置，其特征在于：所述夹具上设有确定所述待测物位置的定位件。

8.如权利要求6所述的偏角测量装置，其特征在于：所述安装座包含固定座和与所述固定座滑动连接的滑动块，所述固定座沿所述滑动块的滑动方向在前端和后端分别设有与所述控制模块连接的位置感应器。

9.如权利要求8所述的偏角测量装置，其特征在于：所述滑动块由马达驱动，所述马达与所述控制模块电连接。

10.如权利要求8所述的偏角测量装置，其特征在于：还包含与所述滑动块固定连接的压紧装置，所述压紧装置下行时压住放置于所述夹具上的待测物，所述压紧装置与所述控制模块电连接。