专利名称：一种柔性定位控制传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高准确度传感器的设计，特别提供一种柔性定位控制传感器。
背景技术：
当今世 界测量技术不断发展，光栅莫尔条纹、激光干涉条纹的高倍率细分技术不断完善，使得高准确度的定位技术成为该领域关键。目前国内主要采用电感式传感器和电容式传感器，上述传感器均存在非线性和漂移问题，本实用新型特别提供一种柔性定位控制传感器，可实现高准确度定位，克服了上述传感器的不足和缺点。
发明内容本实用新型特别提供一种柔性定位控制传感器，定位准确度高，可供高准确度位移测量设计中选用，其定位不确定度优于0. 01 μ m，适用于高准确度位移测量设计中使用，该传感器安装在刚性良好的支架上，随运动部件沿精密导轨移动，光干涉条纹可选高达0. 001 μ m的细分状态，测量力选择稳定度在0. 05N内，实验室经过严格测试其标准差 S=O. 003 μ m (3S 彡 Ο.ΟΟΙμπι)。传感器定位准确度决定着测长系统的准确度，因此，在测量系统的设计中，传感器的选择至关重要，本实用新型解决了高准确度的量块激光干涉仪、测长机、测长仪、计量型坐标测量机等长度测量仪的定位问题。本实用新型所述柔性定位控制传感器的柔性定位过程，就是弹簧轴承的变形过程，即弹簧轴承的稳定变形、稳定测力、稳定放大、稳定触发，最后产生稳定的定位信号。本实用新型所述柔性定位控制传感器，其中，所述柔性定位控制传感器主要由测头(1)、测量力微调器(2)、簧片轴承(3)、挡片(4)、微型光电开关(5)、测杆(6)、外套筒、立体棱镜(8)组成，其中，测杆(6)置于外套筒(7)内，且有一端置于外套筒(7)外，测杆(6)置于外套筒(7)外的一端与测头(1)连接，测杆(6)置于外套筒(7)内的一端连接立体棱镜(8)，立体棱镜(8)上设置有挡片(4)，置于外套筒(7)内的测杆与簧片轴承(3)连接； 测量力微调器(2)置于外套筒(7)内，且与簧片轴承(3)连接；微型光电开关(5)置于外套筒(7)内，设置在与挡片同一轴线上，且不接触。本实用新型所述柔性定位控制传感器，其中，所述外套筒(7 )内设置有4个簧片轴承(3)，4个簧片轴承(3)分层置于外套筒(7)内。本实用新型所述柔性定位控制传感器，其中，所述外套筒(7)内还设置有分隔板，分隔板(9)置于外套筒(7)最下端。本实用新型所述柔性定位控制传感器，其中，所述测杆置于外套筒内的中心轴线位置。本实用新型所述柔性定位控制传感器，其中，所述测量力微调器(2)置于测杆(6) 一侧，一端固定在分隔板(9)上，其余部分穿过2个簧片轴承(3)，测量力微调器(2)与簧片轴承(3)的接触处设置有螺帽，通过旋转螺帽可以调节簧片轴承(3)的拉力。[0011]本实用新型所述柔性定位控制传感器，其中，所述柔性定位传感器设置在支架上， 随运动部件沿导轨移动。本实用新型所述柔性定位控制传感器，其中，测量力微调器(2)可使柔性定位控制传感器在指定位置发出定位信号，具体的控制方法是通过旋转调节测量力微调器(2)与簧片轴承(3)连接处的螺帽来调节簧片轴承(3)的拉力的大小，设调节后簧片轴承(3)的拉力为N;将外套筒(7)安装在滑板上，并顺外套筒轴线沿导轨移动，当测头(1)接触到刚性良好的工作台面(10)时，测杆(6)相对于外套筒(7)移动；由于测杆(6)与簧片轴承(3)连接， 测杆(6)的移动使簧片轴承(3)发生变形，使测力增大；当测头(1)与工作台面(10)间的接触力刚好达到N牛顿时，挡片(4)插到微型光电开关(5)的工作区域内，此时柔性定位控制传感器发出定位信号；其中，微型光电开关(5)与外套筒(7)的筒壁上伸出的直杆相连，直杆在外套筒(7)上的位置可调，微型光电开关(5)的位置同样可调。本实用新型所述柔性定位控制传感器，在进行精密检测过程中，测头(1)与被测量块的接触力的大小对测量精度的影响非常大，如果接触力大了，就会使被测量块发生形变， 如果接触力小了会接触不良同样也会影响测量精度，所以必须选定一个大小合适的接触力，这个力就是N。

图1为传感器结构示意图；图2为迈克尔逊光干涉仪系统光学原理图；图3为柔性定位控制传感器的检测定位重复性方框图。图2中，Il-He-Ne激光器，12-光栏，13-准直光管，14-转向棱镜，15-移相分光镜， 16-参考镜，17-测量棱镜，18-柔性定位控制传感器，19-转向镜，20-光电转换器I，21-光电转换器II，22-被测量块；图3中，30-90°移相器，31-整数计数，32-计算机，33-显示器， 34-打印机，35-细分计数，36-触发器，37-电机，38-驱动器，39-柔性定位控制传感器。
具体实施方式
本实用新型所述柔性定位控制传感器，其中，测量力微调器(2)可使柔性定位控制传感器在指定位置发出定位信号，具体的控制方法是通过旋转调节测量力微调器(2)与簧片轴承(3)连接处的螺帽来调节簧片轴承(3)的拉力的大小，设调节后簧片轴承(3)的拉力为N;将外套筒(7)安装在滑板上，并顺外套筒轴线沿导轨移动，当测头(1)接触到刚性良好的工作台面(10)时，测杆(6)相对于外套筒(7)移动；由于测杆(6)与簧片轴承(3)连接， 测杆(6)的移动使簧片轴承(3)发生变形，使测力增大；当测头(1)与工作台面(10)间的接触力刚好达到N牛顿时，挡片(4)插到微型光电开关(5)的工作区域内，此时柔性定位控制传感器发出定位信号；其中，微型光电开关(5)与外套筒(7)的筒壁上伸出的直杆相连，直杆在外套筒(7 )上的位置可调，微型光电开关(5 )的位置同样可调。本实用新型所述柔性定位控制传感器，在进行精密检测过程中，测头(1)与被测量块的接触力的大小对测量精度的影响非常大，如果接触力大了，就会使被测量块发生形变， 如果接触力小了会接触不良同样也会影响测量精度，所以必须选定一个大小合适的接触力，这个力就是N。[0020]实施例1本实施例所述典型的激光干涉仪的工作过程如下首先设定测量长度为L，当柔性定位控制传感器上下移动时，其立体棱镜与参考镜 (16)会产生光程差变化，即会产生亮暗条纹变化，它经过光光电转换器I (20)、光电转换器 II (21)会产生电信号，再经过90°移相器，送至整数和细分小数计数器，进行计数；当测头 (1)位移达到设定值L时柔性定位控制传感器发出定位信号，计数器停止计数，测量过程结
束ο本实施例所述运动过程是由柔性定位控制传感器发出控制指令传给计算机，即测量力达到某一设定值时由柔性定位控制传感器发出控制指令，传递给计算机用来控制伺服电机的正反旋转，通过伺服电机正反转带动滑板使柔性定位控制传感器的测头(1)上下移动，柔性定位控制传感器上下移动的位移长度，实质是由计算机控制着伺服电机的正反旋转实现的。图3为柔性定位控制传感器测试重复性的方框图，通过设定测头(1)接触工作台面(10)后上升到一定高度，然后测头(1)再降至工作台面，这样操作，用“回零”来考核定位重复性，经过数百次回零测试，得到3S彡IOnm (即0. 01 μ m)。
权利要求1.一种柔性定位控制传感器，其特征在于所述柔性定位控制传感器主要由测头(1)、 测量力微调器(2)、簧片轴承(3)、挡片(4)、微型光电开关(5)、测杆(6)、外套筒(7)、立体棱镜(8)组成，其中，测杆(6)置于外套筒(7)内，且有一端置于外套筒(7)外，测杆(6)置于外套筒(7)外的一端与测头(1)连接，测杆(6)置于外套筒(7)内的一端连接立体棱镜(8)， 立体棱镜(8)上设置有挡片(4)，置于外套筒(7)内的测杆与簧片轴承(3)连接；测量力微调器(2)置于外套筒(7)内，且与簧片轴承(3)连接；微型光电开关(5)置于外套筒(7)内， 设置在与挡片同一轴线上，且不接触。
2.按照权利要求1所述柔性定位控制传感器，其特征在于所述外套筒(7)内设置有4 个簧片轴承(3)。
3.按照权利要求1所述柔性定位控制传感器，其特征在于所述外套筒(7)内还设置有分隔板(9)，分隔板(9)置于外套筒(7)最下端。
4.按照权利要求1所述柔性定位控制传感器，其特征在于所述测杆置于外套筒(9)内的中心轴线位置。
5.按照权利要求1所述柔性定位控制传感器，其特征在于所述测量力微调器(2)置于测杆(6) —侧，一端固定在分隔板(9)上，其余部分连接2个簧片轴承(3)。
专利摘要一种柔性定位控制传感器，其中，所述柔性定位控制传感器主要由测头、测量力微调器、簧片轴承、挡片、微型光电开关、测杆、外套筒、立体棱镜组成，其中，测杆置于外套筒内，且有一端置于外套筒外，测杆置于外套筒外的一端与测头连接，测杆置于外套筒内的一端连接立体棱镜，立体棱镜上设置有挡片，置于外套筒内的测杆与簧片轴承连接；测量力微调器置于外套筒内，且与簧片轴承连接；微型光电开关置于外套筒内，设置在与挡片同一轴线上，且不接触；本实用新型提供的柔性定位控制传感器，定位准确度高，可供高准确度位移测量设计中选用，其定位不确定度优于0.01μm，适用于高准确度位移测量设计中使用。
文档编号G01B11/02GK202002613SQ201020649028
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者刘涛, 姜国雁, 杨玉洁 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司