[发明专利]接触扫描探头的等张力悬吊机构

说明书

技术领域：

本发明涉及微纳米三坐标测量机领域，具体的说是一种接触扫描探头的等张力悬吊机构。

背景技术：

微纳米三坐标测量机的探头分为接触式和非接触式两种。接触扫描探头需要一种机构将扫描探针的空间位移转换成传感器方便感测的位移。在各个方向上具有相同的硬度（即在不同方向上对探针施加同样大小的力时，探针在该方向上的位移应该相等）是对扫描探头的基本要求之一。

发明内容：

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种接触扫描探头的等张力悬吊机构，通过在固定环内通过对称的四条线悬吊有悬浮片，悬浮片中心固定有扫描探针，悬浮片上面贴有若干高精密平面反射镜的结构，可以将扫描探针的空间位移转化成平面镜在竖直方向的移动和绕悬线的转动。平面反射镜的位移和转角可以通过布置在平面反射镜上方的传感器测得，经过换算即可得知扫描探针的位移，从而实现测量。

本发明采用的技术方案：

接触扫描探头的等张力悬吊机构，具有一固定环，固定环内设有悬浮片，悬浮片上面安装有若干个平面反射镜，悬浮片中心固定有扫描探针，扫描探针前端具有球形测头，其特征在于所述的悬浮片内有垂直交叉贯穿的通孔，有一根悬线依次穿过垂直交叉贯穿的通孔并环绕固定在固定环上。

所述的接触扫描探头的等张力悬吊机构，其特征在于：所述的高精密平面反射镜为2-5片。

所述的接触扫描探头的等张力悬吊机构，其特征在于：在悬线系紧状态下，所述的悬浮片处于对称、水平状态。

所述的接触扫描探头的等张力悬吊机构，其特征在于：所述的垂直交叉的通孔的贯穿点位于机构的重心位置。

本发明的优点：

本发明通过在固定环内通过对称的首尾相接的四条线悬吊有悬浮片，悬浮片中心固定有扫描探针，悬浮片上面贴有若干高精密平面反射镜的结构，可以将扫描探针的空间位移转化成平面镜在竖直方向的移动和绕悬线的转动。平面反射镜的位移和转角可以通过布置在平面反射镜上方的传感器测得，经过换算即可得知扫描探针的位移，从而实现测量。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构立体图；

图3为本发明固定环上孔的位置示意图；

图4为本发明悬线穿绕示意图。

具体实施方式：

接触扫描探头的等张力悬吊机构，具有一固定环6，固定环6内设有悬浮片5，悬浮片5上面安装有4个高精密平面反射镜1，悬浮片5中心固定有扫描探针4，扫描探针4前端具有球形测头3，所述的悬浮片5内有垂直交叉贯穿的通孔，有一根悬线2依次穿过垂直交叉贯穿的通孔并环绕固定在固定环上。

在悬线系紧状态下，悬浮片5处于对称、水平状态。

垂直交叉的通孔的贯穿点位于机构的重心位置。

在各个方向上具有相同的硬度（即在不同方向上对探针施加同样大小的力时，探针在该方向上的位移应该相等）是对扫描探头的基本要求之一。采用四根对称的悬线来悬吊悬浮片的设计在理论上保证了探头在X和Y方向具有相同的硬度。但是在实际安装的过程中，很难做到四根悬线的张紧程度完全一样。为了克服这个问题，本发明设计了如图2所示的一根线张紧方案。即在固定环上面沿径向打6个直径与悬线直径相当的光孔（在图3中标号7－12所在的位置）经过抛光和倒角处理，在固定环上沿径向打一个M2的螺纹孔（在图3中标M2的位置），其中孔7、8、9、10在圆周上对称分布，孔11、12和M2在孔7和孔10间等间隔布置。在悬浮片的径向也打两个同样直径的孔，然后采用一根较长的悬线，按照图4所示的那样以一定的顺序将悬浮片和固定环穿绕起来，并将悬线的两头扎在一起，这样就形成了一个“闭环”，然后再通过拧悬架上螺钉M2去顶悬线的方式，将一根封闭的悬线张紧，自然每根线的张紧力是一样的（因为是完全对称设计，所以各个孔对悬线产生的摩擦力正好可以相互抵消）。该等张力机构不但在理论上满足探头在水平面上的等刚性，而且在实践中也很容易实现。