TWI404910B - Spherical lens detection device for precision machines - Google Patents

Description

用於精密機具之球形透鏡檢測裝置

本發明係關於一種檢測裝置，尤指一種用以檢測精密機具作動之球形透鏡檢測裝置者。

既有六軸工具機係設有三個線性軸(X、Y、Z)及三個旋轉軸(A、B、C)，藉以產生不同的機型及加工方式，既有檢測精密機具係可分成一三自由度檢測系統、一簡易的檢測系統及一工具機校驗系統，其中該三自由度檢測系統係可用以調整仰角的角度，該簡易的檢測系統係可測量X軸、Y軸與Z軸，藉以分析旋轉軸的路徑，而該工具機校驗系統可經由雷射校正與軟體補償的方式，檢測出位移雙軸向角度與雙軸向直度等五個自由度；前述幾種精密機具檢測設備，雖可對於工具機各軸進行檢測及校正，但檢測所需的設備相當多且複雜，因此在組裝及架設上相當繁複，不僅會相對提高檢測所需的成本與時間，誠有加以改進之處。

因此，本發明人有鑑於既有用於精密機具之檢測裝置，組裝繁複及成本高的不足與問題，特經過不斷的研究與試驗，終於發展出一種能改進既有缺失之本發明。

本發明之目的係在於提供一種用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其係透過光學元件相互配合的方式，對於精密機具進行動態檢測，進而提供一方便組裝且成本低之目的者。

為達到上述目的，本發明係提供一種用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其係包含有一感測頭、一透鏡組及一訊號處理組，其中：該感測頭係設有一結合座及至少一感測組，該結合座係設有一底板、兩結合板及一結合桿，兩結合板係分別凸設於該底板的一側面且相面對，該結合桿係設於該底板異於兩結合板的另一側面的中心處，該感測組係設於結合座上且設有一光源及一感測器，該光源係設於該結合座的其一結合板上，而該感測器係設結合座的另一結合板上且與該光源相面對，其中該感測器係設有一與該光源之光束互成垂直的感測接收面；該透鏡組係設有一固定板及複數個透鏡桿，各透鏡桿係間隔且垂直地固設於該固定板上且分別於靠近頂端與底端處係貫穿設有數個間隔設置的穿孔，各透鏡桿於頂端及底端的各穿孔間係分別設有一球形透鏡，使該感測組的光源可經由各球形透鏡而射向該感測器上；以及該訊號處理組係與該感測組的感測器相連接，藉以接收該感測器所輸出的訊號，且該訊號處理組係設有一用以進行運算處理與分析檢測的處理程式。

進一步，該光源係為一準直光源。

再進一步，該光源係為一聚焦光源。

較佳地，該光源係為一可見光，藉以應用於絕對距離的檢測。

較佳地，該光源係為一不可見光，藉以應用於絕對距離的檢測。

較佳地，該訊號處理組係透過有線方式與該感測器相連接。

較佳地，該訊號處理組係透過無線方式與該感測器相連接。

較佳地，該感測器係為一光電式感測器。

藉由上述的技術手段，本發明用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，於檢測時僅需將感測頭及透鏡組分別裝設於精密機具主軸及工作平台上，並利用光源檢測取放機構定位及角度誤差的方式，透過感測器感接收連續光束的位移特徵來感測輸入光束與該感測接收面之間的相對移動，並計算分析各球形透鏡球心位置，並移動該感測頭至指定位置藉以檢測是否位於該球心位置的方式即可獲得精密機具的誤差，進而提供一方便組裝且成本低之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置者。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，玆進一步以圖式(如圖1至4所示)所示的較佳實施例，詳細說明如后：本發明係透過精簡的光學原理，進而提供一方便組裝且成本低的用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其係設有一感測頭10、一透鏡組20及一訊號處理組30，其中：該感測頭10係設於一精密機具50的主軸51上且設有一結合座11及至少一感測組12，其中該結合座11係設有一底板111、兩結合板112及一結合桿113，該底板111係為一方形的板體，兩結合板112係分別凸設於該底板111的一側面且相面對，該結合桿113係設於該底板111異於兩結合板112的另一側面的中心處，用以與一精密機具50的主軸51相結合，該感測組12係設於結合座11上且設有一光源121及一感測器122，該光源121係設於該結合座11的其一結合板112上，較佳地，該光源121係為一準直光源或一聚焦光源，且該光源121係可為一可見光或一不可見光，藉以應用於絕對距離的檢測，而該感測器122係設結合座11的另一結合板112上且與該光源121相面對，其中該感測器122係設有一與該光源121之光束互成垂直的感測接收面123，較佳地，該感測器122係為一光電式感測器；該透鏡組20係設於精密機具50的工作平台52上且設有一固定板21及複數個透鏡桿22，其中該固定板21係固於該精密機具50的工作平台52上，各透鏡桿22係間隔且垂直地固設於該固定板21上且分別於靠近頂端與底端處係貫穿設有數個間隔設置的穿孔221，各透鏡桿22於頂端及底端的各穿孔221間係分別設有一球形透鏡222，使該感測組12的光源121可經由各球形透鏡222而射向該感測器122上；以及該訊號處理組30係與該感測組12的感測器122相連接，藉以接收該感測器122所輸出的訊號，較佳地，該訊號處理組30係可透過有線或無線的方式與該感測器122相連接，且該訊號處理組30係設有一用以進行運算處理與分析檢測的處理程式31。

本發明用於精密機具之球形透鏡檢測裝置於使用時係如圖2及3所示，將結合座11的結合桿113與一精密機具50的主軸51相結合，且將透鏡組20的固定板21與該精密機具50的工作平台52相固設結合，使各透鏡桿22可設置於該結合座11的兩結合板112間，透過移動該精密機具50之X、Y與Z軸的方式，讓該光源121可通過各透鏡桿22的球形透鏡222並照射於該感測器122上，並如圖5所示，先找尋一透鏡桿22的位於底端(頂端)的球形透鏡222的球心，然後透過移動該精密機具50主軸51的方式，使該感測頭10經由迂迴且略呈S形的路徑對於每一透鏡桿22位於底端的球形透鏡222進行檢測，藉以檢測光源121是否通過該球形透鏡222的中心點，待檢測完各透鏡桿22對於底端(頂端)的球形透鏡222後，再對於各透鏡桿22位於頂端(底端)的球形透鏡222進行檢測，使該感測接收面123對於光束的入射位置產生一感測訊號，並將所產生的感測訊號傳送至該訊號處理組30的處理程式31中，即可對於該感測訊號進行運算處理，如圖2所示透過該感測組12的感測訊號而可檢測出另外兩垂直軸(Y軸及Z軸)的偏移量，而將該感測頭10旋轉90度後可測量出另外兩垂直軸(X軸及Z軸)的偏移量，再經過計算分析各球形透鏡222的球心位置，即可獲得精密機具50動態與靜態上的誤差。

藉由上述的技術手段，本發明用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，於檢測時僅需將感測頭10及透鏡組20分別裝設於精密機具50主軸51及工作平台52上，並利用光源檢測取放機構定位及角度誤差的方式，透過感測器122感接收連續光束的位移特徵來感測輸入光束與該感測接收面123之間的相對移動，並計算分析各球形透鏡222球心位置，並移動該感測頭10至指定位置藉以檢測是否位於該球心位置的方式即可獲得精密機具50的誤差，進而提供一方便組裝且成本低之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置者。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術方案的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本發明的技術方案內容，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10．．．感測頭

11．．．結合座

111．．．底板

112．．．結合板

113．．．結合桿

12．．．感測組

121．．．光源

122．．．感測器

123．．．感測接收面

20．．．透鏡組

21．．．固定板

22．．．透鏡桿

221．．．穿孔

222．．．球形透鏡

30．．．訊號處理組

31．．．處理程式

50．．．精密機具

51．．．主軸

52．．．工作平台

圖1係本發明用於精密機具之球形透鏡檢測裝置之外觀立體示意圖。

圖2係本發明檢測裝置裝設於一精密機具之立體外觀示意圖。

圖3係本發明檢測裝置光源投射之操作示意圖。

圖4係本發明用於精密機具之球形透鏡檢測裝置之操作方塊示意圖。

圖5係本發明檢測裝置檢測時之操作路線示意圖。

10．．．感測頭

11．．．結合座

111．．．底板

112．．．結合板

113．．．結合桿

12．．．感測組

121．．．光源

20．．．透鏡組

21．．．固定板

22．．．透鏡桿

221．．．穿孔

222．．．球形透鏡

30．．．訊號處理組

51．．．主軸

Claims (11)

1. 一種用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其係包含有一感測頭、一透鏡組及一訊號處理組，其中：該感測頭係設有一結合座及至少一感測組，該結合座係設有一底板、兩結合板及一結合桿，兩結合板係分別凸設於該底板的一側面且相面對，該結合桿係設於該底板異於兩結合板的另一側面的中心處，該感測組係設於結合座上且設有一光源及一感測器，該光源係設於該結合座的其一結合板上，而該感測器係設結合座的另一結合板上且與該光源相面對，其中該感測器係設有一與該光源之光束互成垂直的感測接收面；該透鏡組係設有一固定板及複數個透鏡桿，各透鏡桿係間隔且垂直地固設於該固定板上且分別於靠近頂端與底端處係貫穿設有數個間隔設置的穿孔，各透鏡桿於頂端及底端的各穿孔間係分別設有一球形透鏡，使該感測組的光源可經由各球形透鏡而射向該感測器上；以及該訊號處理組係與該感測組的感測器相連接，藉以接收該感測器所輸出的訊號，且該訊號處理組係設有一用以進行運算處理與分析檢測的處理程式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該光源係為一準直光源。
3. 如申請專利範圍第1項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該光源係為一聚焦光源。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該光源係為一可見光，藉以應用於絕對距離的檢測。
5. 如申請專利範圍第2或3項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該光源係為一不可見光，藉以應用於絕對距離的檢測。
6. 如申請專利範圍第4項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該訊號處理組係透過有線方式與該感測器相連接。
7. 如申請專利範圍第5項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該訊號處理組係透過有線方式與該感測器相連接。
8. 如申請專利範圍第5項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該訊號處理組係透過無線方式與該感測器相連接。
9. 如申請專利範圍第6項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該感測器係為一光電式感測器。
10. 如申請專利範圍第7項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該感測器係為一光電式感測器。
11. 如申請專利範圍第8項所述之用於精密機具之球形透鏡檢測裝置，其中該感測器係為一光電式感測器。