專利名稱：微輪廓測量儀的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種測量儀器，具體涉及一種微輪廓測量儀。
三
發(fā)明內容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種高精度的微輪廓測量儀。
為實現(xiàn)上述目的本實用新型采用的技術方案是，它包括系統(tǒng)工作臺、立柱、步進電機、控制系統(tǒng)、宏動工作平臺；在系統(tǒng)工作臺上的一側設置有立柱，宏動工作平臺通過聯(lián)接底板與系統(tǒng)工作臺相連，其特點是它還包括有設置在立柱上能使步進電機延Z軸上下運動的導軌，Z軸步進電機鑲嵌在導軌內，Z軸步進電機設置有激光感測頭并與控制系統(tǒng)相聯(lián)通，宏動工作平臺通過滾珠絲桿與X軸步進電機相聯(lián)，宏動工作平臺還通過另一個滾珠絲桿與Y軸步進電機相聯(lián)，宏動工作平臺還通過聯(lián)接底板與精密工作臺相連，控制系統(tǒng)與精密工作臺相聯(lián)通。
本實用新型的控制系統(tǒng)包括中心控制計算機，中心控制計算機與基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡6126、8316相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡6126通過RS232接口與Z軸步進電機相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡6126通過A/D轉換器與精密工作臺相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡8316通過RS232接口與宏動工作平臺相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡8316還通過RS232接口與激光感測頭相聯(lián)通。
本實用新型不僅可測量工件的表面粗糙度，平面度，直線度，還可測量表面微溝槽的深度，以及微臺階高度值等，且人機對話界面豐富直觀，數(shù)據(jù)，圖形圖像處理快捷，方便，為網絡化編程提供了網上合作研究的可能性。本系統(tǒng)的縱向分辨率為10nm，橫向分辨率可達1nm，采用的是非接觸式先進的光學三角量測原理，感測頭為超高精度鐳射位移計，適用于不透明或半透明材質，而與表面質量無關。
四

圖1是本實用新型的結構原理圖；圖2是本實用新型宏動工作平臺8的結構示意圖；圖3是本實用新型中心控制計算機系統(tǒng)的聯(lián)接圖。
以下結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。
參見附圖1。本實用新型包括系統(tǒng)工作臺1和設置在系統(tǒng)工作臺1一側的立柱2，立柱2的一側設置有導軌12，Z軸步進電機3鑲嵌在導軌12中，Z軸步進電機3與控制系統(tǒng)4相聯(lián)通，Z軸步進電機3上設置有與控制系統(tǒng)4相聯(lián)通的激光感測頭5，立柱2作為Z軸步進電機3和激光感測頭5的支撐平臺，激光感測頭5通過Z軸步進電機3可沿Z軸導軌12上下移動。宏動工作平臺8通過聯(lián)接底板11固定在系統(tǒng)工作平臺1上，宏動工作平臺8通過XY步進電機能夠實現(xiàn)XY軸的平動，宏動工作平臺8與控制系統(tǒng)4相聯(lián)通，宏動工作平臺8與精密工作臺7通過聯(lián)接底板10相連，精密工作臺7與控制系統(tǒng)4相聯(lián)通，在精密工作臺7上設置有聯(lián)接件9，被測工件6位于精密工作臺7上。
參見附圖2，本實用新型的宏動工作平臺8通過滾珠絲桿15與X軸步進電機13相聯(lián)，Y軸步進電機14通過滾珠絲桿16與宏動工作平臺8相連，在宏動工作平臺8的四個角上分別設置有與精密工作臺7相聯(lián)通的連接孔17。
參見附圖3，本實用新型的控制系統(tǒng)4包括中心控制計算機18，中心控制計算機18的接口與基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡19、20相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡19通過RS232接口與Z軸步進電機3相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡19通過A/D轉換器與精密工作臺7相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡20通過RS232接口與宏動工作平臺8相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡20還通過RS232接口與激光感測頭5相聯(lián)通。
工作原理本實用新型的核心為三角量測原理機點陣掃描原理，鐳射掃描光點的直徑為12μm，即使是測量微小的工件，也可以容易地用光點來進行感測頭的定位。首先，在精密工作臺7和激光感測頭5的有效工作范圍內，由LC-2400A控制模塊控制的激光感測頭LC-2420獲取第一個測試點位移資料(相對于標定的參考位置)，通過ADLink-8316數(shù)據(jù)采集卡，送往中心計算機進行數(shù)據(jù)處理和圖形形貌顯示；然后，通過精密工作臺沿著X軸方向移動一個步距(根據(jù)實際需要來確定，最小可達1nm)，這樣，又可得到另一個測試點的位移資料，同樣送入中心計算機進行數(shù)據(jù)處理，依次類推，窮盡X軸方向的測試點，我們可以理解為沿X軸的點陣掃描；第三，讓精密工作臺沿Y軸方向移動一個步距(最小可達1nm)，從而又可得到一個測試點的位移資料，重復前面的步驟，再窮盡X軸方向的掃描測試點，第四，再進行精密工作臺的Y軸方向上的一個步距的移動......，這樣就可完成整個XY平面的掃描工作，從而得到工件表面的輪廓參數(shù)，還可應用于CPU芯片集成塊引腳間距與對齊的量測，以及PC板錫膏高度的量測等等。若要檢測不同的工件，就需要調整激光感測頭和工作臺位置(包括宏動工作臺以及精密工作臺)，其中激光感測頭的位置由Z軸步進電機3(粗定位)和LC-2420控制模塊(精確定位)共同定位，以實現(xiàn)激光感測頭的上下移動；宏動工作臺調整工件的XY方向的位置(粗定位)，到達一定的工作范圍內，再由精密工作臺實現(xiàn)精確定位，到達指定的坐標位置。
權利要求1.一種微輪廓測量儀，它包括系統(tǒng)工作臺[1]、立柱[2]、步進電機[3]、控制系統(tǒng)[4]、宏動工作平臺[8]；在系統(tǒng)工作臺[1]上的一側設置有立柱[2]，宏動工作平臺[8]通過聯(lián)接底板[11]與系統(tǒng)工作臺[1]相連，其特征在于它還包括有設置在立柱[2]上能使步進電機[3]在Z軸上下運動的導軌[12]，Z軸步進電機[3]鑲嵌在導軌[12]內，Z軸步進電機[3]設置有激光感測頭[5]并與控制系統(tǒng)[4]相聯(lián)通，宏動工作平臺[8]通過滾珠絲桿[15]與X軸步進電機[13]相聯(lián)，宏動工作平臺[8]還通過滾珠絲桿[16]與Y軸步進電機[14]相聯(lián)，宏動工作平臺[8]還通過聯(lián)接底板[10]與精密工作臺[7]相連，控制系統(tǒng)[4]與精密工作臺[7]相聯(lián)通。
2.根據(jù)權利要求1所述的微輪廓測量儀，其特征在于所說的控制系統(tǒng)[4]包括中心控制計算機[18]，中心控制計算機[18]的接口與基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡[19]、[20]相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡[19]通過RS232接口與Z軸步進電機[3]相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡[19]通過A/D轉換器與精密工作臺[7]相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡[20]通過RS232接口與宏動工作平臺[8]相聯(lián)通，基于ISA總線的數(shù)據(jù)輸入輸出卡[20]還通過RS232接口與激光感測頭[5]相聯(lián)通。
專利摘要本實用新型公開了一種微輪廓測量儀,它包括系統(tǒng)工作臺和立柱,它還包括設置在系統(tǒng)工作臺上的宏動工作平臺,立柱上設置有步進電機和激光感測頭,宏動工作平臺與精密工作臺相連。本實用新型不僅可測量工件的表面粗糙度,平面度,直線度,還可測量表面微溝槽的深度,以及微臺階高度值等,且人機對話界面豐富直觀,數(shù)據(jù),圖形圖像處理快捷,方便,采用非接觸式光學三角量測原理,適用于不透明或半透明材質,而與表面質量無關。
文檔編號G01B11/24GK2506976SQ01265708
公開日2002年8月21日 申請日期2001年9月30日 優(yōu)先權日2001年9月30日
發(fā)明者蔣莊德, 趙玉龍, 宋康, 吳祖堂 申請人:西安交通大學