[实用新型]一种接触式三维跟踪扫描测头

说明书

一种接触式三维跟踪扫描测头，由运动单元、感测单元、限位单元、信号处理单元及安装体系组成。所述运动单元包括探针、下运动板、下回复机构、Z向传动机构、X向传动机构、Y向传动机构、上运动板和上回复机构；所述感测单元由Z向直线位移传感器、X向直线位移传感器和Y向直线位移传感器组成，三个传感器中心线相互平行、横截面中心的连线构成等腰直角三角形，从而将探针末端的球头沿X、Y、Z三个方向的位移分别通过三个传感器获取并转换成电信号输出，实现了简单实用的机械式解耦，使测头具有空间利用率高、体积小巧、结构简单，优良的动态响应性能及测量大型复杂曲面零件廓形尺寸的能力，并可提高测量精度。

技术领域

本实用新型属于工件坐标扫描测量领域，涉及一种用于三坐标测量机或数控加工中心上的接触式三维跟踪扫描测头。

背景技术

现代制造业领域，对大型复杂曲面零件廓形尺寸的高效精密测量需求量较大，通常使用三坐标测量机对工件表面廓形进行测量，以获得工件表面各点的三维空间坐标参数。三坐标测量机中，最为核心的部件是用于探测工件表面的测量探头(简称测头)。所述测头可分为接触式与非接触式两大类，其中接触式测头可细分为触发式测头与扫描式测头。扫描式测头较触发式测头具有更高的测量速度，适合于大型复杂曲面零件整体廓形的精密高效测量，但因其机械结构复杂，常采用串联式导向机构或位移传感器感测方向相互正交的并联式导向机构，导致测头体积庞大、加工难度大、制造成本高；再者，因结构复杂笨重导致测头动态响应性能差，无法连续、快速跟踪曲率突变较大的曲面零件，极易发生碰撞与脱模。

中国专利ZL 201310296616.3公开了一种接触式三维扫描测头，该测头采用多组平行簧片组成的串联式导向机构，机械结构复杂、空间利用率低、体积庞大，测量某一方向位移时会受到其它两个方向测量装置的影响，导致其性能不稳定，精度较低；该设备没有防止探头摆动超过极限位置的限位机构，无法有效保护测头，使得当探头遇到工件摩擦系数过大或曲面不平滑等不利因素时会出现过压、脱模和振荡，甚至导致测量设备损毁。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、体积小巧、动态响应快的接触式三维跟踪扫描测头，以便于测量复杂工件表面的三维信息，并提高测量精度和测头工作的安全性。

本实用新型所述接触式三维跟踪扫描测头，由运动单元、感测单元、限位单元、信号处理单元及用于安装运动单元、感测单元、限位单元、信号处理单元的安装体系组成；所述运动单元包括探针、下运动板、下回复机构、下固定片、Z向传动机构、X向传动机构、Y向传动机构、上运动板、上回复机构和上固定片，下回复机构和上回复机构均含有弹性件；所述感测单元由Z向直线位移传感器、X向直线位移传感器和Y向直线位移传感器组成；所述限位单元由Z向限位传感机构、X向限位传感机构和Y向限位传感机构组成；所述信号处理单元包括信号处理器和电路板；所述安装体系包括壳体、顶盖、底盖、第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱和支承板，第一支撑柱至少为三根，第二支撑柱和第三支撑柱的数量与第一支撑柱的数量相同，底盖中心部位设置有供运动单元中的探针通过的中心孔；

上述各构件、器件的安装组合方式如下：

所述底盖与壳体下端可拆卸连接；各根第一支撑柱下端分别与下回复机构和底盖周边组合，将下回复机构可拆卸式地固定在底盖上，各根第一支撑柱上端分别与上回复机构周边连接，将上回复机构可拆卸式固定在第一支撑柱上；各根第二支撑柱下端分别与上回复机构周边连接，各根第二支撑柱的上端分别与支承板周边连接，将支承板可拆卸式固定在第二支撑柱上；各根第三支撑柱下端分别与支承板周边连接，各根第三支撑柱上端分别与所述电路板周边连接，将电路板可拆卸式固定在第三支撑柱上；