[发明专利]接触式扫描测头、坐标测量装置、系统及方法

权利要求书

1.一种接触式扫描测头，其特征在于，包括发出平行光的发光组件、设于所述发光组件出光侧的圆锥透镜、位于所述圆锥透镜上远离所述发光组件一侧的电荷耦合器件及用于与待测试件接触的测试接触件；所述发光组件包括发光元件和设置于所述发光元件背光侧的基板，所述基板用于支撑所述发光元件，保证所述发光元件发出光为平行光；所述测试接触件固接于所述发光组件上远离所述出光侧的一侧，所述发光组件上远离所述出光侧的一侧设有若干用于将所述发光组件连接于测量装置上的弹性件，各所述弹性件围绕所述测试接触件与发光组件的连接处设置；所述圆锥透镜中的锥顶指向所述发光组件。

2.根据权利要求1所述的接触式扫描测头，其特征在于，所述测试接触件为球体，所述测试接触件通过连接杆与发光组件固接，所述球体用于与所述待测试件接触。

3.根据权利要求1所述的接触式扫描测头，其特征在于，所述圆锥透镜为平凹角圆锥透镜。

4.根据权利要求3所述的接触式扫描测头，其特征在于，所述电荷耦合器件为板状，所述电荷耦合器件与所述圆锥透镜中圆锥的底面间隔预设距离。

5.根据权利要求4所述的接触式扫描测头，其特征在于，所述预设距离依据所述电荷耦合器件的尺寸、所述圆锥透镜的折射率、所述圆锥透镜中圆锥的体积和底面积确定。

6.根据权利要求1所述的接触式扫描测头，其特征在于，还包括设置于所述发光组件边沿与所述圆锥透镜边沿之间的支撑结构。

7.一种坐标测量装置，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的接触式扫描测头、工作台以及位于所述工作台上且能在工作台上滑动的测试机构，所述接触式扫描测头与所述测试机构连接。

8.根据权利要求7所述的坐标测量装置，其特征在于，所述测试机构包括：横跨所述工作台的横梁以及支撑所述横梁且能在所述工作台两侧边滑动的支撑组件，垂直于所述横梁并与所述横梁滑动连接的滑杆，所述接触式扫描测头位于所述滑杆对着所述工作台的一端，所述滑杆的一端设置有能容纳所述接触式扫描测头且与其连接的壳体，所述弹性件远离所述发光组件的一端与所述壳体连接。

9.一种坐标测量系统，其特征在于，包括权利要求7或8所述的坐标测量装置、光栅尺、计算机装置，所述坐标测量装置与所述计算机装置电性连接，所述光栅尺用于采集所述坐标测量装置上测试机构和滑杆的坐标值，所述计算机装置用于依据所述坐标测量装置测试到的数据和所述光栅尺采集到的所述坐标测量装置上的坐标值进行运算，确定待测试件的尺寸信息。

10.一种坐标测量方法，其特征在于，应用于权利要求9所述的坐标测量系统，包括：

控制所述测试接触件在预设测量范围内与待测试件接触，改变所述发光组件和圆锥透镜之间距离，以改变所述发光组件发出的光经过所述圆锥透镜后在所述电荷耦合器件上的投影图案，基于所述电荷耦合器件感知到的所述投影图案确定所述测试接触件的偏移量；

采集所述测试接触件在所述坐标测量装置上的坐标值；

基于所述偏移量、所述坐标值、预设规则确定所述待测试件的尺寸信息。

11.根据权利要求10所述的坐标测量方法，其特征在于，所述投影图案包括多个同心椭圆，所述测试接触件为球体，在所述基于所述电荷耦合器件感应到的所述投影图案确定所述测试接触件的偏移量的过程中，具体包括：

解析所述电荷耦合器件感知到的所述投影图案，依据拟合重构确定各所述椭圆的椭圆度；

基于所述椭圆度确定各所述椭圆的面积，依据所述面积确定所述圆锥透镜与所述电荷耦合器件之间距离；

基于所述距离、所述连接杆长度、所述测试接触件的直径确定所述偏移量。