[发明专利]实现测头位姿自调整的非球面面形摆臂式检测装置与方法

摘要

本发明公开了实现测头位姿自调整的非球面面形摆臂式检测装置与方法。现有摆臂式轮廓仪由于多自由度调整操作困难。本发明的双电容传感器测头固定在加工平台的转动台面上；测量装置包括水平驱动机构、摆臂旋转平台、测量臂、测头竖直调整装置和测头模块；测量臂由转动摆臂和移动摆臂组成；测头竖直调整装置包括绕X轴调整装置和绕Y轴调整装置。本发明的非球面接触式测头竖直状态精调以及非球面接触式测头与加工平台的转动台面对中精调均可自动完成，在保证检测精度的同时，又降低了操作技术难度，提高了非球面接触式测头调整过程的效率，降低了非球面制造过程成本。

主权项

1.实现测头位姿自调整的非球面面形摆臂式检测装置，包括测量装置，其特征在于：还包括双电容传感器测头；所述的双电容传感器测头固定在加工平台的转动台面上；所述的测量装置包括水平驱动机构、摆臂旋转平台、测量臂、测头竖直调整装置和测头模块；所述的测量臂由转动摆臂和移动摆臂组成；移动摆臂固定在直线电机一的输出轴上，并与转动摆臂的燕尾形导轨构成滑动副；直线电机一的底座固定在转动摆臂上；转动摆臂与摆臂旋转平台的转台构成转动副；摆臂旋转平台的座体由水平驱动机构驱动；配重块固定在转动摆臂上，且配重块和移动摆臂分设在转动摆臂两端；移动摆臂的中心轴线与转动摆臂的中心轴线重合，并与摆臂旋转平台的中心轴线垂直；所述的测头竖直调整装置包括绕X轴调整装置和绕Y轴调整装置；所述的绕X轴调整装置包括主蜗杆机构和副蜗杆机构；所述的主蜗杆机构包括相互啮合的主蜗杆和主涡轮环；所述的副蜗杆机构包括相互啮合的副蜗杆和副涡轮环；主蜗杆和副蜗杆平行设置，且均与摆臂旋转平台的转台构成转动副；主蜗杆和副蜗杆分别由一个步进电机一驱动；主蜗杆的旋转轴线垂直于转动摆臂的旋转轴线和摆臂旋转平台的转台旋转轴线；所述的主涡轮环和副涡轮环同轴且间距固定在转动摆臂上；所述的绕Y轴调整装置包括步进电机二、摩擦棘轮机构、齿轮、齿条和螺杆机构；所述的螺杆机构由螺杆和螺母块组成；所述步进电机二的底座固定在调整座上；调整座固定在移动摆臂上；螺杆与步进电机二的输出轴通过联轴器固定，并通过轴承支承在支座一上；支座一固定在调整座上；所述的螺母块与螺杆构成螺旋副，并与直线导轨构成滑动副；所述的直线导轨固定在调整座上；所述的齿条与螺母块固定，并与齿轮啮合；支承轴通过轴承支承在支座二上；支座二固定在调整座上；所述的摩擦棘轮机构由摩擦棘轮、弧形止逆件和弹簧片组成；所述的摩擦棘轮固定在齿轮端面上，齿轮空套在支承轴上；所述的弧形止逆件与调整座构成转动副，并与摩擦棘轮构成滑动摩擦副；弧形止逆件与摩擦棘轮的接触面由两个曲面连接而成，且其中一个曲面的最小曲率半径等于另一个曲面的最大曲率半径；所述弹簧片的一端与弧形止逆件固定，另一端与调整座固定；弧形止逆件设置在摩擦棘轮和弹簧片之间；所述的测头模块由夹具和非球面接触式测头组成；所述的夹具固定在支承轴上，绕Y轴调整装置的齿轮固定在夹具上；所述的非球面接触式测头由夹具夹持。