偏角測量裝置的製作方法

2023-05-05 15:41:26

專利名稱：偏角測量裝置的製作方法
技術領域：
偏角測量裝置
技術領域：
本實用新型涉及測量領域，尤其是涉及一種偏角測量裝置。背景技術：
隨著科技的發展，對加工精度的要求越來越高。如隨著硬碟技術的飛速發 展，硬碟轉速要求越來越高，伴隨而來的是對硬碟驅動架的精度要求也越來越 高，其中對驅動架裝磁頭部位(懸臂)的偏角(即平行度)要求尤其嚴格。因此，
需要對偏角進行精密測量。通常情況下是採用推表或用c畫機測量。由於硬碟 驅動架是長而薄的懸臂結構，這種接觸式測量由於存在接觸力，會大大降低測量 精度，且由於是逐點測量，速度很隄。逐點測量時取點的位置也會因為操作人員 不同而不同，導致測量結果不精確。
目前有一種測量偏角的方法可以很好地解決這個問題。在待測面平整的前 提下，假設待測物繞某固定軸心旋轉，以待測物某一橫截面為例。初始狀態下，
待測面在該橫截面上的一端點A至旋轉中心的距離(即端點A的旋轉半徑)為 rl,端點A與旋轉中心的連線與基準面的夾角為a，旋轉中心與基準面的高度差 為c，端點A相對於基準面的高度值為Yl。當待測物繞軸心轉動不同的角度X 時，端點A相對於基準面的高度值Yl= rlsin(a+X)+c，其中的rl、 a和c都是 未知的。只要測得多組(X， Yl)值，就可以求解出常數rl、 a和c或用最小二 乘法擬合出關係式。
初始狀態下，在同一橫截面上，待測面的另一端點B至旋轉中心的距離(即 端點B的旋轉半徑)為r2,端點B與旋轉中心的連線與基準面的夾角為b,旋 轉中心與基準面的高度差為c，端點B相對於基準面的高度值為Y2。當待測物 繞軸心轉動不同的角度X時，端點B相對於基準面的高度值Y2-r2sin(b+X)+c, 其中的r2和b是未知的，c已經計算得出。在測得多組(X， Y2)值時，可以求 解出常數r2、 b或用最小二乘法擬合出關係式。
令Y1=Y2 ，可以求得一個X值。當待測物繞固定軸心旋轉的角度為該X值時，待測面同一截面上的兩個端點A、 B位於同一高度。也就是說待測物從初始狀態 轉動一定角度X後，待測面相對於基準面是平行無偏角的，那麼該X值即為初 始狀態下待測面相對於基準面的偏角。
從上述描述可知，要實現該測量方法，最主要的是要解決如何獲得多組的 (X, Y)數據。

實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種測量裝 置，測量在待測物繞固定軸心轉動不同角度時，待測物的待測面某一最高點與 基準面的垂直距離。
為了解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案 一種偏角測量裝置，其特徵在於包含
放置待測物的安置
厶 口
向所述待測物發射雷射和接收雷射的雷射測量儀； 轉動裝置，連接並帶動所述雷射測量儀或安置臺相對於所述安置臺或激 光測量儀轉動。
進一步還包含與所述安置臺和雷射測量儀電連接的控制模塊。 進一步所述雷射測量儀包含徑向相向固定在所述轉動裝置上並與所述控制 模塊電連接的雷射發射頭和雷射接收頭。 進一步所述轉動裝置包含
馬達，與所述控制模塊電連接；
轉動臺，與所述馬達連接並由所述馬達驅動轉動；
雷射儀安裝座，固定在所述轉動臺的軸向端並跟隨所述轉動臺轉動，
進一步所述馬達為伺服馬達。
進一步所述安置臺包含安置所述待測物的夾具和固定所述夾具的安裝座。
進一步所述夾具上設有確定所述待測物位置的定位件。
進一步所述安裝座包含固定座和與所述固定座滑動連接的滑動塊，所述固定座沿所述滑動塊的滑動方向在前端和後端分別設有與所述控制模塊連接的位置感
應進一步所述滑動塊由馬達驅動，所述馬達與所述控制模塊電連接。
進一步還包含與所述滑動塊固定連接的壓緊裝置，所述壓緊裝置下行時壓 住放置於所述夾具上的待測物，所述壓緊裝置與所述控制模塊電連接。 本實用新型具有以下有益效果
1. 本實用新型採用雷射裝置，可以通過雷射水平照射待測物後的投影位置 快速而精確地獲得所需要的高度值。
2. 本實用新型採用轉動裝置來控制雷射和待測物相對轉動的角度和次數， 可以很方便地獲得所需要的角度值。
3. 本實用新型轉動裝置的轉動臺通過伺服馬達來控制，可以實現高精度的 轉動。
4. 本實用新型的轉動裝置通過控制模塊操作，可以事先設定相對轉動的角 度和次數。
5. 本實用新型採用多個感應器與控制模塊實現全程自動控制，最大限度地 減少了人工參與程度，提高了測量精度和效率，而且減少了工作強度。


圖1本實用新型整體結構示意圖
圖2本實用新型爆炸圖
圖3本實用新型安置臺爆炸圖
圖4本實用新型夾具結構示意圖
其中
1- 雷射測量4義
11- 雷射發射頭
12- 雷射接收頭
2- 安置臺 21-夾具 211-定位柱
213-防反柱
22- 安裝座
23- 滑動平臺
231- 固定座
232- 滑動塊
24- 伺服馬達
3- 待測物 42-升降壓頭
4- 壓緊裝置 41-氣缸
5- 轉動裝置 51-轉動臺212-定位銷 5 2-雷射儀安裝座
以下結合附圖對本實用新型進^f亍進一步的說明。
具體實施方式
本實用新型主要是採用雷射發射裝置轉動不同的角度照射待測物體，雷射 接收裝置測得待測物體待測面突出端點的投影高度，計算裝置根據多組的角度 和投影高度值，得出角度與投影高度之間的曲線方程，並計算出待測面的偏角， 輸出到輸出裝置。
實施例一
如圖1所示，本實用新型包含雷射測量儀1、待測物安置臺2、轉動裝置5 和控制模塊。控制模塊控制各個部件的動作，待測物3放入安置臺2後手動觸 發控制模塊，控制才莫塊指令雷射測量儀1發射和接收雷射信號。如圖2所示， 雷射測量儀1包含雷射發射頭11和雷射接收頭12。
本實用新型利用雷射照射待測物3後的投影高度來測量Y值。測量過程需 要待測物3繞固定軸轉動，轉動裝置5可以設計為驅動安置臺2帶動待測物3 轉動。但實現安置臺2的偏轉難度較大，雷射測量儀1的偏轉是比較容易實現 的，因此轉動裝置最好與雷射測量儀l連接。
轉動裝置5主要包含馬達(圖中未示出)驅動的高精度轉動臺51和雷射儀 安裝座52。雷射儀安裝座52固接在高精度轉動臺51的端面並設置在高精度轉 動臺51的半徑方向，雷射發射頭11和雷射接收頭12沿轉動臺51的徑向分別 固定在雷射儀安裝座52的左右兩端。雷射儀安裝座52跟隨高精度轉動臺51轉 動，從而帶動雷射發射頭11和雷射接收頭12轉動。
轉動裝置5的馬達可以採用手動方式帶動和控制。為了提高控制精度，減 少勞動強度，可以採用控制模塊與伺服馬達的配合，控制模塊控制伺服馬達旋 轉的角度和轉動的次數，使轉動臺51達到高精度的轉動。為了精確控制，還可 以在轉動臺51內壁增加環形光柵尺，環形光柵尺反饋轉動臺51的位置信號至 控制模塊，實現閉環控制。
在測量時待測物3位於雷射發射頭11和雷射接收頭12之間，安置臺2主要用於放置待測物3。如圖2和圖3所示，安置臺2包含夾具21和安裝座22。 夾具21通過螺4丁等可拆卸的方式固定在安裝座22上，待測物3 ;汰置在夾具21 上。安裝座22主要用於墊高夾具21,待測物3放上去時即為測試的起始位，同 時也方便更換不同規格的夾具21。
夾具21上設有定位待測物3的定位件， 一般至少需要2個定位件以準確定 位。以待測物3為硬碟驅動架為例，如圖4所示，夾具21上設有頭孔定位柱211， 套入硬碟驅動架中部的頭孔定位，在對應硬碟驅動架尾部左右兩側處設有兩根 定位銷212固定硬碟驅動架的尾部，在其他實施例中，還可以增加防止待測物3 反向放置的防反柱251以確保待測物3正確放置。
在起始位夾裝待測物3時安裝的空間很有限，夾具21可以設計為沿安裝座 22滑動，需安裝待測物3時退回，留出較大的操作空間，安裝好後將夾具21送 入起始位開始測試。如圖3所示，在夾具21與安裝座22之間設有一滑動平臺 23。滑動平臺23包含一固定座231和一滑動塊232。夾具21固定在滑動塊232 上，滑動塊232與固定座231滑動連接。滑動塊232的長邊兩側向下彎折，蓋 住固定座231的兩個側邊並可沿側邊滑動，或固定座231上設有軸向滑槽，滑 動塊232的軸向兩側設有與之配合的滑塊。取消安裝座22,由固定座231來代 替也是可行的。
雖然可以手動控制滑動塊232的移動，為了提髙控制精度，如圖2所示， 可增加一伺服馬達24，通過滾珠絲杆或齒輪齒條的結構將伺服馬達24的轉動轉 換為滑動平臺的線性運動(精密滾珠絲杆的控制精度較好)，或者直接使用直線 馬達。控制模塊與伺服馬達24連接，以控制滑動塊232的前進或後退以及移動 距離。固定座231上設位置感應器(圖中未示出)，限制滑動塊232的移動距離， 進行閉環控制。當滑動塊232滑動至最前端設定位置時，位於此處的位置感應 器發出反饋信號至控制模塊來指示伺服馬達24停止，並指令雷射發射儀1開始 工作。當滑動平臺23退回至最後端(即零位)時，位於此處位置感應器發出反 饋信號至控制模塊來控制伺服馬達24停止，並指示下一步驟開始。
為了保證待測物3在測試時不發生位移，如圖1和圖2所示，還可以增加 壓緊裝置4。當壓緊裝置4壓住待測物3時，控制模塊開始指令滑動平臺23將待測物3送入測試起始位。
如圖1和圖2所示，壓緊裝置4位於頭孔定位柱211的上方，通過支架與 滑動塊232固定連接。壓緊裝置4包含氣缸41和升降壓頭42,氣缸41驅動升 降壓頭42上升和下降。氣缸41上下移動的極限位置處分別設有位置感應器， 上感應器和下感應器，可採用i茲感應器位置開關。當氣缸41下降到指定位置時， 升降壓頭42壓住待測物3,同時觸發位置感應器，控制模塊指令氣缸41停止運 動，並指令伺服馬達24開始工作，將待測物3送入到測試位。當所有測試工作 完成，滑動平臺23退回至最後端(即零位)時，氣缸41上行至設定位置觸發 位置感應器，控制模塊指令氣缸41停止運動，此時可以取出待測物3。
本實用新型的工作過程如下
待測物3放入夾具21，手動觸發控制模塊，控制模塊指令氣缸41驅動升降 壓頭42下移壓緊待測物3並反饋信號至控制模塊，控制模塊指令祠服馬達24 驅動滑動塊232將夾具21和待測物3送至測試起始位。固定座231上的位置感 應器反饋到達起始位的信號，控制模塊指令雷射發射頭ll發射雷射，雷射接收 頭12獲得投影高度值，然後通過伺服馬達控制高精度轉動臺51轉動預定角度 和次數，獲得多組的高度值。同時，高精度轉動臺51完成設定的轉動次lt^， 控制模塊指令滑動塊232後退至零位，零位處的位置感應器反饋到達信號至控 制模塊，控制模塊指示氣缸41帶動升降壓頭42上升至設定位置後停止動作， 此時可以取出待測物3。
上述控制模塊也可以分拆為各個部件的控制健，由人工控制各個部件的運 動。在測試精度要求不是很高的情況下，可以取消控制模塊，全部改由人工控 制。
不同的旋轉角度值可以事先設定，不同角度值下相應的高度值由雷射接收 頭12提供，根據前述測量方法，即可以得出待測物3相對於基準面偏轉的角度。 這些計算過程可以通過手工完成，也可以通過計算模塊快速完成。
實施例二
在操作中，為了自動控制測試的開始，在實施例一的基礎上增加"防呆"裝置。在整個工作區域的外圍設置隔斷，僅在安置臺2遠離雷射測量儀1的一端 開口容許人手進入操作。在開口處設置光柵，光柵向控制模塊傳送信號。當人 手穿過光柵的控制區域進入操作區時，控制模塊指令所有部件停止工作。
在夾具21的下方增設光電感應器，有待測物3放置到夾具21上後，光電 感應器反饋控制模塊待測物3已安裝；在人手退出光柵的控制區域後，光柵反 饋信號至控制模塊。控制模塊接收到這兩個反饋信號後才發出整個測試過程開 始的信號，按照實施例一所述的步驟開始測試。
以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和 詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是， 對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以 做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型 專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1. 一種偏角測量裝置，其特徵在於包含放置待測物的安置臺，向所述待測物發射雷射和接收雷射的雷射測量儀；轉動裝置，連接並帶動所述雷射測量儀或安置臺相對於所述安置臺或雷射測量儀轉動。
2. 如權利要求1所述的偏角測量裝置，其特徵在於還包含與所述安置臺和 雷射測量儀電連接的控制模塊。
3. 如權利要求2所述的偏角測量裝置，其特徵在於所述雷射測量儀包含徑 向相向固定在所述轉動裝置上並與所述控制模塊電連接的雷射發射頭和雷射接收 頭。
4. 如權利要求2所述的偏角測量裝置，其特徵在於所述轉動裝置包含 馬達，與所述控制模塊電連接；轉動臺，與所述馬達連^^並由所述馬達驅動轉動；雷射儀安裝座，固定在所述轉動臺的軸向端並跟隨所述轉動臺轉動，所述激 光發射頭和雷射接收頭徑向相向固定在所述雷射儀安裝座的兩端。
5. 如權利要求4所述的偏角測量裝置，其特徵在於所述馬達為伺服馬達。
6. 如權利要求2所述的偏角測量裝置，其特徵在於所述安置臺包含安置所 述待測物的夾具和固定所述夾具的安裝座。
7. 如權利要求6所述的偏角測量裝置，其特徵在於所述夾具上設有確定所 述待測物位置的定位件。
8. 如權利要求6所述的偏角測量裝置，其特徵在於所述安裝座包含固定座 和與所述固定座滑動連接的滑動塊，所述固定座沿所述滑動塊的滑動方向在前端 和後端分別設有與所述控制模塊連接的位置感應器。
9. 如權利要求8所述的偏角測量裝置，其特徵在於所述滑動塊由馬達驅動， 所述馬達與所述控制才莫塊電連接。
10. 如權利要求8所述的偏角測量裝置，其特徵在於還包含與所述滑動塊 固定連接的壓緊裝置，所述壓緊裝置下行時壓住放置於所述夾具上的待測物，所 述壓緊裝置與所述控制衝莫塊電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種偏角精密測量裝置，包含放置待測物的安置臺，雷射測量儀、轉動裝置和控制模塊。轉動裝置帶動雷射測量儀與安置臺相對轉動，控制模塊接收各個模塊和部件反饋的信號，並控制各個模塊和部件的動作。本裝置可以快速精確地為計算待測物上待測面的偏角提供所需要的待測物相對轉動值以及待測面高點相對於基準面的高度值。
文檔編號G01B11/26GK201281589SQ20082014719
公開日2009年7月29日 申請日期2008年9月4日 優先權日2008年9月4日
發明者歐陽述理, 義 胡, 陳珏然 申請人:福群電子(深圳)有限公司