[发明专利]一种接触式扫描测头及其测量方法

权利要求书

1.一种接触式扫描测头，其特征在于：它包括测量杆、测量臂和旋转轴；所述的旋转轴为一个气浮轴承（5）；所述测量杆包括摆臂（3）和圆弧光栅（1），摆臂（3）的顶端为一个圆弧面, 所述圆弧面的圆心与气浮轴承（5）的旋转中心重合，圆弧光栅（1）贴合在圆弧面上，摆臂（3）的底端与气浮轴承（5）连接；摆臂（3）的二侧分别安装左限位挡块(9) 和右限位挡块(10)；圆弧光栅读数头（2）固定在测量杆的正上方,光栅读数头（2）通过引出的光栅线缆（8）与光栅信号处理装置的光栅信号输入接口连接；所述测量臂（6）的一端固定在气浮轴承（5）上，另一端安装红宝石测针（7）；气浮轴承（5）连接测量臂（6）和测量杆；气浮轴承（5）上安装有接触力调节螺母（4）。

2.根据权利要求1所述的一种接触式扫描测头，其特征在于：气浮轴承（5）的径向跳动小于0.1微米。

3.一种采用权利要求1所述的接触式扫描测头的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将接触式扫描测头固定在水平导轨上；移动水平导轨，把测头移动到被测非球面一端的起始点；将工件与测头的红宝石测针相接触，通过配重调整器调节红宝石测针与工件接触处的接触力；调整工件高度，保证在测头扫描整个非球面过程中，保持光栅读数的有效性；

（2）移动水平导轨，使测头的红宝石测针以0.5～2mm/s范围内的一个固定速度在被测非球面的表面进行扫描；按1～100HZ的采样频率记录水平导轨的位移位置和测头的光栅读数 ，其中，为采样点的水平导轨的位移位置，为测头的光栅读数，即测量杆偏离中心位置的距离；

（3）将测量到的数据按

，进行处理，得到被测非球面的轮廓数据；其中：，，、和分别为测头的测量杆的摆臂长度、测量臂的长度和红宝石测针的长度；

（4）经数据处理，得到被测非球面与理论面形之间的误差数据。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于：调节与的比值，检测精度随与比值的增大而提高。