[其他]测量和定位装置

说明书

本发明系关于一种用于测量特定工件的装置，它包括一个检测工件的传感头，一个传感头之驱动器和一个确定传感头走向距离（△X）的测量工具。本发明也同一种用于定位特定刀具的装置有关，它包括一个刀架，刀架驱动器和确定刀架行程的测量工具。

已知的用来测量工件的测量装置都有一个对工件感应的机械传感头，该传感头由一个结构复杂，高度精密的导向器控制。要达到高的测量精密度，必须使用十分精密的导向器和刚性导向轴承。显而易见，这些已知测量装置的显著缺点在于那些高度精密的导向器极为昂贵。结构复杂的导向器还意味着要移动相对较大的质量，因此只能以很低的传感速度进行工作。

本发明基于进一步研制一种测量特定工件的装置和一种定位特定工具的装置的问题。上述的测量装置具有对工件感应的传感头，用于传感头的驱动装置，及用于确定传感头行程（△X）的测量装置，而所述的定位装置包括刀架，用于刀架的驱动装置，及用于确定刀架行程的测量装置，从而可大大省去高度精密的机械导向器，而且可以提高传感速度。

依照本发明的测量特定工件装置是这样解决这个问题的，在传感头上装有一镜面，一束电磁波，例如一束激光，对准镜面，传感头运动时至少有一个光电转换器检测反射波束的变化。

依照本发明的定位特定刀具装置是这样解决这个问题，也即在刀架上装一镜面，一束电磁波，例如一束激光，对准镜面，刀架移动时，至少有一个光电转换器检测反射波束的变化。

因此，根据本发明，传感头或扫描头和刀架同实际的测量工具之间无任何机械连接。这种耦合是由一束电磁波来实现的，最好是一束激光，而与导向器无关。

本发明的较佳实施例中，一个或数个转换器配置于一滑架上，滑架装有一驱动器，根据反射波束的变化控制滑架位置，并且测得滑架的行程。

也可以不将光电转换器固定安装于运动的滑架上，而将光电转换器装成静止不动，在滑架上装一镜面而且使传感头的反射波束对准上述的静止光电转换器或若干转换器。

可以如下方式使得滑架跟踪传感头或者扫描头或刀架的反射光束运动：即将光电转换器或数个转换器的输出信号保持不变。同时，滑架的移动响应扫描头或传感头的运动，从而足以达到高精度地测量滑架的行程。

传感头或刀架的运动方向和滑架的运动方向最好相互平行。在本发明较佳的实施例中，一束激光对准一个五角棱镜，以致其90°的折射与滑架位置无关。

如果传感头或刀架的运动方向和滑架的运动方向相互并不完全平行，滑架测得的只是位移的平行分量。若已知传感头或者刀架和滑架运动之间的夹角，就可以从位移的平行分量确定传感头或刀架的实际位移。

要减少对传感头或刀架的机械导向器的要求，可使两束平行激光沿一个测量方向对准传感头或刀架上的镜面，传感头或刀架相互间可有垂直偏移，结果，借助于垂直地配置于彼此上方的光电转换器的输出信号，就可以确定传感头或刀架相对于滑架的倾斜度，并予以校正。

在定位一种刀具时，可将所需的位置值预置于一个和滑架相联的测量刻度标上，并且同时使刀架跟踪以使刀架处于此预置位置。

如果传感头或者刀具镜面的反射光束和其入射激光束平行，就能使数个光电转换器和滑架得到一种特别简单的配置。

作为光电转换器最好配备一个二象限检测器，通过处理二象限检测器的输出信号实现滑架的跟踪。例如，当二象限检测器的输出信号之差为零时，就会出现传感头或刀架相对于滑架的调整。

运用已知的手段，可以十分精确测得滑架对于测量刻度标的相对位移。

依照本发明的测量和定位装置也适用于二维或三维的测量和定位。为此，二维或三维测量滑架互相之间呈正交地移动。

本发明还提供一种特别适用于上述装置的传感头，这种传感头能以很高速度移至被测刀具。

借助于附图，在下文中将详细阐述本发明的一些实施例。

图1表示一维测量装置的示意图;

图2表示二维测量装置;

图3表示另一个一维测量装置的实施例;

图4至10表示各种测量设备的示意图;

图11和图12表示一种传感头的示意图。

在以下关于附图的说明中，将参照一种用于测量特定工件的测量装置来描述本发明。所测得的传感头位移精确度高于1μm。但是也可以在刀架上装置刀具来代替传感头。以下说明有关传感头的情况也可类似地应用于刀架。