[发明专利]用于指示测量装置探针位置的感应位置检测配置

说明书

用于扫描探头中的探针位置测量的感应式位置检测器(IPD)，其包括沿着中心轴线定位在探头中的线圈板配置，运动体积在线圈板配置的相对侧上延伸。线圈板配置包括N个顶部旋转感测线圈(RSCs)和顶部轴向感测线圈配置(ASCC)，以及N个底部RSC和底部ASCC。一对探针联接的导电扰动器在运动体积中沿Z(轴向)和X‑Y(旋转)方向移动。线圈板配置的产生线圈(GC)产生变化的磁通量(例如，包含所有或至少一部分扰动器)，并且线圈信号指示扰动器和/或探针位置。在一些实施方式中，导线扰动器的面积可以大于产生线圈的面积，且导电扰动器可以各自包括多个同心的导电回路、螺旋线等。

相关的交叉引用

本申请是2018年11月1日提交的标题为“INDUCTIVE POSITION DETECTIONCONFIGURATION FOR INDICATING A MEASUREMENT DEVICE STYLUS POSITION”的美国专利申请No.16/178,295的部分继续，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及精确计量，并且更具体地涉及用于与坐标测量机一起使用的探针的感应型感测配置。

背景技术

坐标测量机(CMM)可以获取被检查工件的测量值。在美国专利No.8,438,746中描述的一种示例性现有技术的CMM包括用于测量工件的探针、用于检测工件的探针、用于移动探针的移动机构、以及用于控制运动的控制器，所述美国专利No.8,438,746的全部内容通过引用并入本文。美国专利No.7,652,275描述了包括表面扫描探头的CMM，所述美国专利No.7,652,275全部内容通过引用并入本文。如其中所公开的，机械接触探针或光学探针可以跨越工件表面扫描。

美国专利6,971,183还描述了采用机械接触探针的CMM，所述美国专利6,971,183全部内容通过引用并入本文。其中公开的探针包括具有表面接触部分的探针、轴向运动机构和旋转运动机构。轴向运动机构包括移动构件，其允许接触部分在测量探针的中心垂直方向(也称为Z方向或轴向方向)上移动。旋转运动机构包括允许接触部分垂直于Z方向移动的旋转构件。轴向运动机构嵌入旋转运动机构的内部。接触部分位置和/或工件表面坐标是基于旋转构件的位移和轴向运动移动构件的轴向位移确定的。

感应式感测技术已知具有环境鲁棒性(robust)，并且具有各种理想的感测特性。已知使用精密LVDT等来测量与上述类似的机械接触探针中的各种内部元件的位移或位置。然而，LVDT和其他已知的足够精确地用于CMM探头的感应型传感器可能太大或难以并入，并且相关的运动机构和/或位移检测器布置可能相对昂贵和/或易受各种“交叉耦合”误差影响(例如，由于通常配置和/或机构和/或检测器缺陷等)。全部内容通过引用并入本文的美国专利No.4,810,966，(‘966专利)公开了一种相对平坦且相对经济的感应传感器配置，并且其可以检测附近的导电目标的三维位置。但是，'966专利中公开的配置在提供成功适应CMM扫描探头所必需的精度和/或形状因数方面存在一些设计缺陷。简而言之，'966专利的配置缺乏在诸如CMM探针的现代计量仪器中提供合理水平的精度所必需的复杂性和特征。与使用已知的感应感测系统相关的其他问题(例如上文在CMM探针中概述的那些问题)可包括系统的位移响应固有的信号/响应非线性、由于装配和对准不完全而导致的位置误差、以及由于环境因素对机械和电气部件造成的信号漂移(例如，由于温度变化等)。需要用于CMM探针的改进的感应感测配置(例如，其中位移检测器配置可不易受上述误差的影响，和/或可相对便宜等)。

发明内容

提供该发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。该发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键特征，也不旨在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。