光電定心測頭的製作方法
2023-06-07 06:47:26
專利名稱：光電定心測頭的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測量、測試技術領域，更進一步涉及坐標測量技術的孔中心自動瞄準光電定心測頭。
工業生產中常常生產和使用大量的多孔板類零件，其上的孔的相互位置往往有一定的精度要求，特別是當這類零件作為模板使用時，其上的孔的相互坐標位置就有著更高的精度要求。為對這類零件上孔的坐標位置進行測量檢查，目前採用的方法主要有以下兩種1、用萬能量具測量依靠測量兩孔的近緣距離、遠緣距離及兩孔的孔徑，經過計算確定孔間距及孔之間的相互坐標位置；2、坐標法測量用兩坐標測量儀器(工具顯微鏡)或三坐標測量機測量，該方法的具體測量方式有二①間接方式通過孔邊緣上點的測量計算確定孔中心坐標(四點法或三點法求圓心)；②直接方式工具顯微鏡上利用雙象鏡頭、三坐標測量機上使用錐形硬測頭直接對準孔中心測取孔中心坐標。方法1測量效率低、精度低，不能用於高精度多孔板的測量。方法2效率低，在三坐標測量機上使用錐形硬測頭直接測取孔中心坐標儘管有較高的測量效率，但測頭接觸磨損嚴重，特別是被測孔板為淬硬磨光的模板時，其鋒利的孔緣刃口會很快使錐形測頭磨壞。
本實用新型的目的在於提供一種多孔板類零件孔中心坐標測量用的高精度、快速、非接觸式的光電定心測頭。
本實用新型為在坐標測量儀器上加裝光電定心瞄準測頭，當該測頭從被測孔的上方越過時，能在孔心位置處自動發出孔中心瞄準信號，此信號作為坐標值讀數信號，從儀器的坐標測量系統中讀取坐標值。
本實用新型包括光箱、光電瞄準測頭以及信號處理電路。在光箱的光源上方安裝有多層乳白有機玻璃板，光箱的下方有多個調平螺釘，光電測頭內裝有矽光電池，信號處理電路將矽光電池輸出的信號進行處理後送坐標測量儀器。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
圖1為本實用新型整體結構示意圖。
圖2為本實用新型信號處理電路圖。
本實用新型在普通的日光燈(1)上安裝1－3層乳白有機玻璃板(2)，製成光箱(3)，依靠乳白有機玻璃對光的漫射作用，在光箱(3)上方獲得發光高度均勻的面光源，作為該測頭的工作光源。
將本實用新型放置於坐標測量儀器的工作檯上，被測孔板(4)平置於光箱(3)上。這時從上方即可看到，板上凡是有孔的地方，均有均勻光線透過。調整光箱(3)下方的三隻調平螺釘(5)，即可將被測孔板精確調平於坐標測量儀器上。
光電瞄準測頭(6)安裝於儀器的測頭安裝座內。該測頭的核心是四象限矽光電池(7)，矽光電池(7)的受光面向下，面向被測孔板(4)，以接收透過孔板的光；矽光電池(7)的象限劃分十字線設置為與坐標測量儀器的X－Y向走向一致。
矽光電池(7)的四象限輸出，接成兩個半圓面的差動形式，當測頭移至被測孔的正上方時，該差動輸出為零。電路的這種狀態即是測量瞄準狀態。
以瞄準被測孔的X向中心為例，矽光電池(7)的Ⅱ、Ⅳ象限輸出和Ⅱ、Ⅲ象限輸出分別由電路(8)、(9)相加，相加器採用OPO7運算放大器，其結果經電路(10)相減放大，再送入過零比較電路(11)，(11)採用LM139比較器，這樣，當測頭在被測孔板上方沿X方向移動的過程中，每當測頭蓋過某一被測孔時，在該孔的X向中心處，過零比較電路即輸出一正跳變形式的測量瞄準信號。放大電路(12)和與門(13)的設置，可確保送出的瞄準信號正確無誤。
Y向測量瞄準信號的獲得與上類似。
上述測量瞄準信號可很簡單地用一根電纜送入坐標測量儀器的測頭信號插孔，作為儀器的讀數採樣信號，直接從儀器的測量系統中讀得被測孔中心的坐標值。
矽光電池下方安裝有用增透玻璃材料製成的保護玻璃(14)，它既不影響矽光電池(7)對孔板(4)透過光的接收，又可保護矽光電池(7)免受外來意外的機械傷害；此結構同時造成的矽光電池的內藏，可有效地防止外界斜入的雜散光對測量的有害影響。
該測頭用於衝壓模板、注塑模板的測量檢查，所使用的坐標測量儀器為三坐標測量機，孔心坐標的測量不確定度小於0.01mm。它不僅適於圓孔的測量，亦適於任何軸對稱的異型孔(如矩形孔等)的測量。
權利要求1.一種光電定心測頭，它包括光箱(3)、光電瞄準測頭以及信號處理電路，其特徵在於在所述的光箱(3)中，光源的上方安裝有1-3層乳白有機玻璃板(2)，光箱(3)的下方有多個調平螺釘，所述的光電瞄準測頭(6)內裝有矽光電池(7)，所述的信號處理電路將矽光電池(7)輸出的信號進行處理後，送坐標測量儀器。
2.如權利要求1所述的光電定心測頭，其特徵在於所述的矽光電池(7)的受光面向下，面向被測孔板。
3.如權利要求1所述的光電定心測頭，其特徵在於所述的調平螺釘(5)為三隻。
4.如權利要求1所述的光電定心測頭，其特徵在於所述的矽光電池下方裝有增透玻璃材料製成的保護玻璃(14)。
5.如權利要求1所述的光電定心測頭，其特徵在於所述的矽光電池(7)的象限劃分十字線設置為與坐標測量儀器的X－Y向走向一致。
6.如權利要求1所述的光電定心測頭，其特徵在於所述的矽光電池為四象限輸出，它被接成半圓面的差動形式。
7.如權利要求1所述的光電定心測頭，其特徵在於所述的矽光電池(7)的輸出分別送加法器(8)、(9)的輸入端，減法器(10)將加法器(8)、(9)的輸出相減後送過零比較器(11)，放大電路(12)的輸入接相加器(9)的輸出，放大電路(12)的輸出和過零比較器(11)的輸出作為與門電路(13)的輸入，與門電路(13)的輸出經電纜接坐標測量儀器的測頭信號插孔。
專利摘要本實用新型公開一種坐標測量儀器用的孔中心自動瞄準的光電定心測頭，它包括光箱、光電瞄準測頭以及信號處理電路。在光箱的光源上方裝有多層乳白有機玻璃板，光箱的下方有多個調平螺釘。光電測頭內裝有矽光電池，信號處理電路將矽光電池輸出的信號進行處理後送坐標測量儀器。本實用新型不僅適用於圓孔的測量，亦適於任何軸對稱的異型孔的測量。
文檔編號G01B11/27GK2114141SQ9123199
公開日1992年8月26日 申請日期1991年12月14日 優先權日1991年12月14日
發明者崔東印, 陳偉, 周清芬, 郭錫臺 申請人:西安交通大學, 天津津榮有限公司