一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头制造技术

本发明专利技术公开了一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，该测头由测头座、镜头组、CCD组件、测量靶标、轴套、气路接头、大径喷嘴、磁浮组、气路接头、安装磁片、测针、测针座、定位钢球组、前压板、小径喷嘴、后压板及悬浮板等组成。本发明专利技术不依赖于自感互感的检测原理，而是依靠机械传动原理以及影像测量完成检测，不仅检测灵敏度高而且抗干扰能力强，结构简单，容易实现，可以实现较大范围内测头位置变化量的测量；而且测针座与气浮板之间的钢球咬合安装、两路气路孔为气浮板上下两表面提供浮力保证了运动的平稳性、测量的精确性，并且通过气浮板边沿及底座上与气浮板相对表面的不同直径圆周上均布相等数量的小磁块之间的斥力作用实现了测量的连续性。

【技术实现步骤摘要】
一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头
本专利技术属于精密测量领域，具体涉及一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头
技术介绍
目前，在测量仪器上比较常用的测头为电感式扫描测头，其是利用线圈的自感互感的变化来实现测量的一种装置，在测量过程中测针接触被测件时会受到测量力使测针发生偏移，并且测针会发生挠曲变形。该类测头虽然结构简单可靠，对工作环境要求不高，分辨力较高，但是它的缺点是测针发生挠曲变形会带来较大的测量误差，响应频率低，不宜用于快速动态测量，输出信号为模拟量信号，易受到干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，包括测针、测针座以及具有中空腔体且一端开口的测头座；其中，测头座内的底部安装有镜头组和CCD组件，测头座内的开口端处由内向外依次套装有轴套和悬浮板，轴套与测头座内壁构成测头的右端气路，测头座外壁的周向上安装有与右端气路进气口连通的右端气路接头，轴套的左端面周向上安装有若干与右端气路出气口连通的大径喷嘴，经过滤的纯净空气能够由右端气路接头进入轴套，由大径喷嘴喷出，给悬浮板提供一个向下的推力；悬浮板的右端面上安装有测量靶标，CCD组件用于实时采集测量靶标的图像，并分析其图形位置坐标；悬浮板的外壁周向上与测头座内壁之间设置有磁浮组；测头座的开口端端面上安装有套装在悬浮板上的前压板，前压板与悬浮板之间还依次套装有密封垫和后压板，前压板内开设有左端气路，前压板的周向上安装有与左端气路进气口连通的左端气路接头，后压板的右端面周向上安装有若干与左端气路出气口连通的小径喷嘴，经过滤的纯净空气能够由左端气路接头进入前压板，经过密封垫，由后压板上安装的小径喷嘴喷出，给悬浮板提供一个向上的推力；测针安装在测针座上，测针座与悬浮板的左端面之间配备有安装磁片和定位钢球组。本专利技术进一步的改进在于，轴套与测头座内壁之间设置有密封圈，前压板与测头座的开口端端面之间安装有外部密封圈。本专利技术进一步的改进在于，磁浮组由测头座左端内壁周向上内嵌的一圈磁铁，与悬浮板外壁周向上镶嵌的一圈磁铁构成，各组磁铁中的每一颗磁铁的磁性沿测头径向方向一致，内外两圈磁铁相邻面磁性相斥，通过相斥的磁力使得悬浮板与测头座轴线对中，而且两者不相接触。本专利技术进一步的改进在于，定位钢球组以十字交接形式的三点定位方式实现测针座与悬浮板之间的精确定位安装；其中，在悬浮板的安装面上安装有三对均匀分布的第二钢球，每对第二钢球沿均布线对称排列，且与径向方向垂直，在测针座对应面上安装有三对均匀分布的第一钢球，每对第一钢球沿均布线与径向方向一致。本专利技术进一步的改进在于，安装磁片由测针座与悬浮板之间的安装面上嵌入的第一磁片和第二磁片构成，通过第一磁片和第二磁片提供测针座与悬浮板之间的吸力。本专利技术进一步的改进在于，测量靶标由涂有荧光物质的可识别图形组组成，且图形组为可识别位置特征的任意图形。本专利技术进一步的改进在于，镜头组和CCD组件用于采集测量靶标上的图形组图像，处理软件子系统分析该图像，提起图形组的特征点位置信息，与测头零位信息比较，从而分析测头测球对应的位置坐标。本专利技术进一步的改进在于，在测头工作过程中，悬浮板上方的大径喷嘴喷出气流的向下推力、悬浮板以及与之相连接的零件向下的重力、悬浮板下方的小径喷嘴喷出气流的向上推力形成一个受力平衡状态，使得悬浮板位于轴套下端面与后压板上端面的中间位置，处于悬空状态。本专利技术进一步的改进在于，当测头横置安装使用时，大径喷嘴喷出气流的推力与小径喷嘴喷出气流的推力形成一个受力平衡状态；磁浮组的相斥磁力的合力与悬浮板以及与之相连接的零件向下的重力形成一个受力平衡状态。本专利技术进一步的改进在于，当测头竖直向下安装使用时，大径喷嘴喷出气流的向下推力、悬浮板以及与之相连接的零件向下的重力、小径喷嘴喷出气流的向上推力形成一个受力平衡状态；当测头竖直向上安装使用时，大径喷嘴喷出气流的向上推力、悬浮板以及与之相连接的零件向下的重力、小径喷嘴喷出气流的向下推力形成一个受力平衡状态；当测头竖直安装使用时，磁浮组的相斥磁力沿圆周均匀分布。本专利技术具有如下有益的技术效果：本专利技术提供的一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，该测头通过气浮原理实现轴向方向的悬浮，通过磁浮原理实现径向对中，而测量变化量则由图像采集及分析处理得到，可实现测头径向平面内的二维扫描测量。具体来说，该测头通过其测头座安装于运动平台系统。镜头组及CCD组件安装于测头座底部，在测头座的另一端安装轴套。轴套与测头座内壁构成测头的右端气路，大径喷嘴安装于轴套的左端面。经过滤的纯净空气由气路接头进入轴套，由大径喷嘴喷出。测头座左端面安装前压板。前压板、密封垫、小径喷嘴与后压板组成左端气路。经过滤的纯净空气由气路接头进入前压板，经过密封垫，由后压板上安装的小径喷嘴喷出。测针安装于测针座上，测针座与悬浮板的左端面之间配备有安装磁片和定位钢球组。悬浮板右端面安装有测量靶标，CCD组件实时采集测量靶标的图像，并分析其图形位置坐标。进一步，定位钢球组以十字交接形式的三点定位方式实现测针座与悬浮板之间的精确定位安装；其中，在悬浮板的安装面上安装有三对均匀分布的第二钢球，每对第二钢球沿均布线对称排列，且与径向方向垂直，在测针座对应面上安装有三对均匀分布的第一钢球，每对第一钢球沿均布线与径向方向一致。进一步，安装磁片由测针座与悬浮板之间的安装面上嵌入的第一磁片和第二磁片构成，通过第一磁片和第二磁片提供测针座与悬浮板之间的吸力。进一步，测量靶标由涂有荧光物质的可识别图形组组成，且图形组为可识别位置特征的任意图形；镜头组和CCD组件用于采集测量靶标上的图形组图像，处理软件子系统分析该图像，提起图形组的特征点位置信息，与测头零位信息比较，从而分析测头测球对应的位置坐标。进一步，该测头可横置安装使用(测头轴向水平)。当测头横置安装使用时，大径喷嘴喷出气流的推力与小径喷嘴喷出气流的推力形成一个受力平衡状态。磁浮组的相斥磁力的合力与悬浮板以及与之相连接的零件向下的重力形成一个受力平衡状态。进一步，该测头可竖直安装使用(测头轴向竖直)。当测头竖直向下(测针在下)安装使用时，大径喷嘴喷出气流的向下推力、悬浮板以及与之相连接的零件向下的重力、小径喷嘴喷出气流的向上推力形成一个受力平衡状态。当测头竖直向上(测针在上)安装使用时，大径喷嘴喷出气流的向上推力、悬浮板以及与之相连接的零件向下的重力、小径喷嘴喷出气流的向下推力形成一个受力平衡状态。当测头竖直安装使用时，磁浮组的相斥磁力沿圆周均匀分布。综上所述，本专利技术提供的一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，可实现连续的二维扫描测量，运动平稳、测量精确。本专利技术的装置在测量过程中，不依赖于自感互感的检测原理，而是依靠机械传动原理以及影像测量完成检测，不仅检测灵敏度高而且抗干扰能力强，结构简单，容易实现，可以实现较大范围内测头位置变化量的测量并减小测针挠曲变形带来的测量误差。附图说明图1为磁浮气浮综合作用二维扫描测头示意图。图2为磁浮气浮综合作用二维扫描测头内部结构示意图。图3为磁浮气浮综合作用二维扫描测头气浮作用力方向示意图。图4为磁浮气浮综合作用二维扫描测头磁浮作用示意图。图5为测针快速更换定位结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，其特征在于，包括测针(13)、测针座(14)以及具有中空腔体且一端开口的测头座(1)；其中，测头座(1)内的底部安装有镜头组(2)和CCD组件(3)，测头座(1)内的开口端处由内向外依次套装有轴套(5)和悬浮板(21)，轴套(5)与测头座(1)内壁构成测头的右端气路，测头座(1)外壁的周向上安装有与右端气路进气口连通的右端气路接头(6)，轴套(5)的左端面周向上安装有若干与右端气路出气口连通的大径喷嘴(7)，经过滤的纯净空气能够由右端气路接头(6)进入轴套(5)，由大径喷嘴(7)喷出，给悬浮板(21)提供一个向下的推力；悬浮板(21)的右端面上安装有测量靶标(4)，CCD组件(3)用于实时采集测量靶标(4)的图像，并分析其图形位置坐标；悬浮板(21)的外壁周向上与测头座(1)内壁之间设置有磁浮组(8)；测头座(1)的开口端端面上安装有套装在悬浮板(21)上的前压板(16)，前压板(16)与悬浮板(21)之间还依次套装有密封垫(17)和后压板(19)，前压板(16)内开设有左端气路，前压板(16)的周向上安装有与左端气路进气口连通的左端气路接头(10)，后压板(19)的右端面周向上安装有若干与左端气路出气口连通的小径喷嘴(18)，经过滤的纯净空气能够由左端气路接头(10)进入前压板(16)，经过密封垫(17)，由后压板(19)上安装的小径喷嘴(18)喷出，给悬浮板(21)提供一个向上的推力；测针(13)安装在测针座(14)上，测针座(14)与悬浮板(21)的左端面之间配备有安装磁片(12)和定位钢球组(15)。...

【技术特征摘要】
1.一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，其特征在于，包括测针(13)、测针座(14)以及具有中空腔体且一端开口的测头座(1)；其中，测头座(1)内的底部安装有镜头组(2)和CCD组件(3)，测头座(1)内的开口端处由内向外依次套装有轴套(5)和悬浮板(21)，轴套(5)与测头座(1)内壁构成测头的右端气路，测头座(1)外壁的周向上安装有与右端气路进气口连通的右端气路接头(6)，轴套(5)的左端面周向上安装有若干与右端气路出气口连通的大径喷嘴(7)，经过滤的纯净空气能够由右端气路接头(6)进入轴套(5)，由大径喷嘴(7)喷出，给悬浮板(21)提供一个向下的推力；悬浮板(21)的右端面上安装有测量靶标(4)，CCD组件(3)用于实时采集测量靶标(4)的图像，并分析其图形位置坐标；悬浮板(21)的外壁周向上与测头座(1)内壁之间设置有磁浮组(8)；测头座(1)的开口端端面上安装有套装在悬浮板(21)上的前压板(16)，前压板(16)与悬浮板(21)之间还依次套装有密封垫(17)和后压板(19)，前压板(16)内开设有左端气路，前压板(16)的周向上安装有与左端气路进气口连通的左端气路接头(10)，后压板(19)的右端面周向上安装有若干与左端气路出气口连通的小径喷嘴(18)，经过滤的纯净空气能够由左端气路接头(10)进入前压板(16)，经过密封垫(17)，由后压板(19)上安装的小径喷嘴(18)喷出，给悬浮板(21)提供一个向上的推力；测针(13)安装在测针座(14)上，测针座(14)与悬浮板(21)的左端面之间配备有安装磁片(12)和定位钢球组(15)。2.根据权利要求1所述的一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，其特征在于，轴套(5)与测头座(1)内壁之间设置有密封圈(20)，前压板(16)与测头座(1)的开口端端面之间安装有外部密封圈(9)。3.根据权利要求1所述的一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，其特征在于，磁浮组(8)由测头座(1)左端内壁周向上内嵌的一圈磁铁，与悬浮板(21)外壁周向上镶嵌的一圈磁铁构成，各组磁铁中的每一颗磁铁的磁性沿测头径向方向一致，内外两圈磁铁相邻面磁性相斥，通过相斥的磁力使得悬浮板(21)与测头座(1)轴线对中，而且两者不相接触。4.根据权利要求1所述的一种磁浮气浮综合作用二维扫描测头，其特征在于，定位钢球组(15)以十字交接形式的三点定位方式实现测针座(14)与悬浮板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳鹏，丁建军，王震，李建蓉，孙林，陈鹏，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61