[发明专利]接触传感探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种接触传感或者“触碰”探头，所述探头具有触针，该触 针在使用中振动。具体地，本发明涉及一种探头，其用在坐标定位装置上， 所述坐标定位装置例如为便携式关节测量臂、坐标定位机器(CMM)、机床 及类似装置。

背景技术

接触传感探头是已知的。英国专利文献GB2006435公开了一种具有接 触元件(例如触针)和用于振动探头的压电传感器的触碰探头。这种探头的 触针具有对应于一个或者多个不同振动模式的一个或者多个固有振动频率。 当传感器以一定的振动频率或者振动模式被驱动时发生机械共振。还设置传 感电路，其通过感测电信号的参数变化来检测接触元件与物体的接合，所述 电信号被提供到压电传感器或者由压电传感器产生。

美国专利文献NO.5,247,751公开了另一种触碰探头装置。该文献公开 的装置还包括传感器，RF信号施加到该传感器以使得所连接的触针在其共 振频率上发生超声振动。监控供应到压电传感器的电信号的变化，其显示触 针已经接触物体。

但是，本发明的发明人的研究已经显示，触针的共振可被一些因素影响， 例如触针安装在探头上的方式，或者探头安装在CMM或者其他坐标定位机 上的方式。在手动操作的CMM的情况下，它甚至可以受到操作者手握系统 的方式的影响。这可明显改变触针的振动，导致错误感测触针和物体之间的 接触的可能性。

发明内容

根据本发明，提供一种接触传感探头，其包括：探头主体；物体接触触 针，其安装在所述探头主体中；传感器，其与所述触针机械连接，以便使所 述触针振动；在所述探头主体和所述触针之间串联连接的块和至少一个柔性 构件，所述块连接在所述触针和所述柔性构件之间，所述块和所述柔性构件 被布置成形成用于使得所述触针振动与所述探头主体机械隔离的装置。

优选的是，用于使得所述触针振动与所述探头主体机械隔离的装置形成 机械低通过滤器。用于使得所述触针振动与所述探头主体机械隔离的装置可 安装在探头主体和换能器或者触针之间。其可以包括一个或者多个(优选为 两个)柔性膜片，以及一个质量块。所述膜片的柔性和所述块的尺寸可以被 设置成提供所述隔离。

优选的是所述换能器包括一个或者多个压电元件。优选的是，所述传感 器使得所述触针纵向振动(即，沿着触针轴向的压缩波)。

提供一种坐标定位机器，包括根据本发明的接触传感探头。该坐标定位 机器可以是手动测量机器(例如专利文献EP0730210中所描述类型的关节 臂)、机动CMM或者机床。

附图说明

现在将借助示例并参照附图来描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的探头的截面图；

图2为表示探头的机械系统的理想化的示意图；

图3和4示出了类似的表示探头的机械系统的理想化的示意图，其接合 有安装探头的CMM；

图5示出了图1所示截面的详细视图；

图6示出了可任选地与探头一起使用的触针的截面图；以及

图7和8是可以用在探头中的膜片弹簧的平面图。

具体实施方式

参照图1和5，其示出了根据本发明的探头2。

该探头2包括探头主体4，探头主体4适于安装在坐标定位机器上。在 该实施例中，探头2是手动扫描探头，其适于安装在便携式关节测量臂上。 该探头2包括可释放地安装的触针6和压电堆叠8形式的传感器，该传感器 由驱动电路10驱动。该设置允许触针6在所需要的频率上发生纵向振动。

压电堆叠8还用作传感器，用于检测触针的尖端20与待测量的物体的 接触。当接触发生时，其导致振动变化，该变化通过监测压电堆叠的电信号 而被检测。

压电堆叠8、相关的驱动电路10、探头的感测和其他方面在本申请人的 共有待审的国际PCT专利申请中更详细地进行了描述，该PCT申请与 0685/WO和0686/WO(分别对应于英国专利申请0609022.9和0608999.9并 要求其优先权)。这些申请的内容通过引用并入本文。