[发明专利]三维微纳米测量探头

摘要

本发明公开了一种高精度大量程三维微纳米测量探头，其特征是利用支撑件固定连接测头单元和测量单元，其测头单元设置有双层悬浮结构，前端悬浮结构设置一平面反射镜，并安装一测量探针，后端悬浮结构固定有挡光刀片，并通过一连接探杆与前端悬浮结构相连；测量单元设置一分光棱镜将光源光束分为反射光与透射光，反射光光强由于挡光刀片的Z向联动产生变化并照射在第一四象限探测器上，透射光经三块平面反射镜的反射照射在第二四象限探测器上；利用第一四象限探测器和第二四象限探测器输出的检测信号实现对平面反射镜的位移和二维角度的测量。本发明能获得高精度、高灵敏度，大量程、小测力和稳定性高的探测效果。

主权项

一种三维微纳米测量探头，其特征是利用支撑件固定连接测头单元和测量单元；所述测头单元是在空心圆筒(15)的前端面上固定设置前端圆环(11b)，四只前端“V”形簧片(13b)以各前端“V”形簧片(13b)的顶点一一对应连接前端十字悬浮片(12b)的各悬臂的臂端，所述前端“V”形簧片(13b)的两只底脚连接在前端圆环(11b)的端面上；在所述前端十字悬浮片(12b)上朝向空心圆筒内部的一侧、处在前端十字悬浮片(12b)的中央位置固定设置中央平面反射镜(17c)，在所述十字悬浮片(12b)上朝向空心圆筒外部的一侧安装探针(19)，探针(19)的前端带有红宝石测球(20)；在所述空心圆筒(15)的尾部端面固定设置尾端圆环(11a)，四只尾端“V”形簧片(13a)以各尾端“V”形簧片(13a)的顶点一一对应连接尾端十字悬浮片(12a)的各悬臂的臂端，所述尾端“V”形簧片(13a)的两只底脚连接在尾端圆环(11a)的端面上；在所述尾端十字悬浮片(12a)上朝向空心圆筒内部的一侧、处在尾端十字悬浮片(12a)的中央位置固定连接探杆(14)，所述探杆(14)的另一端连接在所述中央平面反射镜(17c)的中心位置上；所述尾端十字悬浮片(12a)的中央位置在朝向底板(2)一侧凸伸有固定设置的挡光刀片(21)；所述测量单元的结构形式是：在底板(2)上固定安装激光器(9)，由所述激光器(9)出射的准直光束在分光棱镜(8)经反射形成第一束光，并经透射形成第二束光；所述第一束光作为第一被测光束投向第一四象限探测器(7a)，红宝石测球(20)在Z向上产生的位移使尾端“V”形簧片(13a)上固定设置的挡光刀片(21)形成Z向联动，并使所述第一四象限探测器(7a)获得的第一被测光束的光强产生相应变化，根据光强的变化获得红宝石测球(20)在Z向上的位移量检测信号；所述第二束光投向第一平面反射镜(17a)，经第一平面反射镜(17a)反射后投向所述十字悬浮片(12b)上的中央平面反射镜(17c)，再经所述中央平面反射镜(17c)的反射投向第二平面反射镜(17b)，以所述第二平面反射镜(17b)上的反射光束作为第二被测光束投向第二四象限探测器(7b)，利用所述第一四象限探测器(7a)和第二四象限探测器(7b)输出的检测信号实现对中央平面反射镜(17c)的位移和二维角度的测量。