專利名稱：偏角測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
偏角測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測量領(lǐng)域，尤其是涉及一種偏角測量裝置。背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，對加工精度的要求越來越高。如隨著硬盤技術(shù)的飛速發(fā) 展，硬盤轉(zhuǎn)速要求越來越高，伴隨而來的是對硬盤驅(qū)動(dòng)架的精度要求也越來越 高，其中對驅(qū)動(dòng)架裝磁頭部位(懸臂)的偏角(即平行度)要求尤其嚴(yán)格。因此，
需要對偏角進(jìn)行精密測量。通常情況下是采用推表或用c畫機(jī)測量。由于硬盤 驅(qū)動(dòng)架是長而薄的懸臂結(jié)構(gòu)，這種接觸式測量由于存在接觸力，會(huì)大大降低測量 精度，且由于是逐點(diǎn)測量，速度很隄。逐點(diǎn)測量時(shí)取點(diǎn)的位置也會(huì)因?yàn)椴僮魅藛T 不同而不同，導(dǎo)致測量結(jié)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(gè)問題。在待測面平整的前 提下，假設(shè)待測物繞某固定軸心旋轉(zhuǎn)，以待測物某一橫截面為例。初始狀態(tài)下，
待測面在該橫截面上的一端點(diǎn)A至旋轉(zhuǎn)中心的距離(即端點(diǎn)A的旋轉(zhuǎn)半徑)為 rl,端點(diǎn)A與旋轉(zhuǎn)中心的連線與基準(zhǔn)面的夾角為a，旋轉(zhuǎn)中心與基準(zhǔn)面的高度差 為c，端點(diǎn)A相對于基準(zhǔn)面的高度值為Yl。當(dāng)待測物繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度X 時(shí)，端點(diǎn)A相對于基準(zhǔn)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(shù)rl、 a和c或用最小二 乘法擬合出關(guān)系式。
初始狀態(tài)下，在同一橫截面上，待測面的另一端點(diǎn)B至旋轉(zhuǎn)中心的距離(即 端點(diǎn)B的旋轉(zhuǎn)半徑)為r2,端點(diǎn)B與旋轉(zhuǎn)中心的連線與基準(zhǔn)面的夾角為b,旋 轉(zhuǎn)中心與基準(zhǔn)面的高度差為c，端點(diǎn)B相對于基準(zhǔn)面的高度值為Y2。當(dāng)待測物 繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度X時(shí)，端點(diǎn)B相對于基準(zhǔn)面的高度值Y2-r2sin(b+X)+c, 其中的r2和b是未知的，c已經(jīng)計(jì)算得出。在測得多組(X， Y2)值時(shí)，可以求 解出常數(shù)r2、 b或用最小二乘法擬合出關(guān)系式。
令Y1=Y2 ，可以求得一個(gè)X值。當(dāng)待測物繞固定軸心旋轉(zhuǎn)的角度為該X值時(shí)，待測面同一截面上的兩個(gè)端點(diǎn)A、 B位于同一高度。也就是說待測物從初始狀態(tài) 轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度X后，待測面相對于基準(zhǔn)面是平行無偏角的，那么該X值即為初 始狀態(tài)下待測面相對于基準(zhǔn)面的偏角。
從上述描述可知，要實(shí)現(xiàn)該測量方法，最主要的是要解決如何獲得多組的 (X, Y)數(shù)據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測量裝 置，測量在待測物繞固定軸心轉(zhuǎn)動(dòng)不同角度時(shí)，待測物的待測面某一最高點(diǎn)與 基準(zhǔn)面的垂直距離。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案 一種偏角測量裝置，其特征在于包含
放置待測物的安置
厶 口
向所述待測物發(fā)射激光和接收激光的激光測量儀； 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，連接并帶動(dòng)所述激光測量儀或安置臺(tái)相對于所述安置臺(tái)或激 光測量儀轉(zhuǎn)動(dòng)。
進(jìn)一步還包含與所述安置臺(tái)和激光測量儀電連接的控制模塊。 進(jìn)一步所述激光測量儀包含徑向相向固定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上并與所述控制 模塊電連接的激光發(fā)射頭和激光接收頭。 進(jìn)一步所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包含
馬達(dá)，與所述控制模塊電連接；
轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)，與所述馬達(dá)連接并由所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；
激光儀安裝座，固定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)的軸向端并跟隨所述轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，
進(jìn)一步所述馬達(dá)為伺服馬達(dá)。
進(jìn)一步所述安置臺(tái)包含安置所述待測物的夾具和固定所述夾具的安裝座。
進(jìn)一步所述夾具上設(shè)有確定所述待測物位置的定位件。
進(jìn)一步所述安裝座包含固定座和與所述固定座滑動(dòng)連接的滑動(dòng)塊，所述固定座沿所述滑動(dòng)塊的滑動(dòng)方向在前端和后端分別設(shè)有與所述控制模塊連接的位置感
應(yīng)進(jìn)一步所述滑動(dòng)塊由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所述馬達(dá)與所述控制模塊電連接。
進(jìn)一步還包含與所述滑動(dòng)塊固定連接的壓緊裝置，所述壓緊裝置下行時(shí)壓 住放置于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(shí)用新型具有以下有益效果
1. 本實(shí)用新型采用激光裝置，可以通過激光水平照射待測物后的投影位置 快速而精確地獲得所需要的高度值。
2. 本實(shí)用新型采用轉(zhuǎn)動(dòng)裝置來控制激光和待測物相對轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和次數(shù)， 可以很方便地獲得所需要的角度值。
3. 本實(shí)用新型轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)通過伺服馬達(dá)來控制，可以實(shí)現(xiàn)高精度的 轉(zhuǎn)動(dòng)。
4. 本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置通過控制模塊操作，可以事先設(shè)定相對轉(zhuǎn)動(dòng)的角 度和次數(shù)。
5. 本實(shí)用新型采用多個(gè)感應(yīng)器與控制模塊實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)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(qiáng)度。


圖1本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2本實(shí)用新型爆炸圖
圖3本實(shí)用新型安置臺(tái)爆炸圖
圖4本實(shí)用新型夾具結(jié)構(gòu)示意圖
其中
1- 激光測量4義
11- 激光發(fā)射頭
12- 激光接收頭
2- 安置臺(tái) 21-夾具 211-定位柱
213-防反柱
22- 安裝座
23- 滑動(dòng)平臺(tái)
231- 固定座
232- 滑動(dòng)塊
24- 伺服馬達(dá)
3- 待測物 42-升降壓頭
4- 壓緊裝置 41-氣缸
5- 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置 51-轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)212-定位銷 5 2-激光儀安裝座
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)^f亍進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型主要是采用激光發(fā)射裝置轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度照射待測物體，激光 接收裝置測得待測物體待測面突出端點(diǎn)的投影高度，計(jì)算裝置根據(jù)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，并計(jì)算出待測面的偏角， 輸出到輸出裝置。
實(shí)施例一
如圖1所示，本實(shí)用新型包含激光測量儀1、待測物安置臺(tái)2、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置5 和控制模塊?？刂颇K控制各個(gè)部件的動(dòng)作，待測物3放入安置臺(tái)2后手動(dòng)觸 發(fā)控制模塊，控制才莫塊指令激光測量儀1發(fā)射和接收激光信號(hào)。如圖2所示， 激光測量儀1包含激光發(fā)射頭11和激光接收頭12。
本實(shí)用新型利用激光照射待測物3后的投影高度來測量Y值。測量過程需 要待測物3繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置5可以設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)安置臺(tái)2帶動(dòng)待測物3 轉(zhuǎn)動(dòng)。但實(shí)現(xiàn)安置臺(tái)2的偏轉(zhuǎn)難度較大，激光測量儀1的偏轉(zhuǎn)是比較容易實(shí)現(xiàn) 的，因此轉(zhuǎn)動(dòng)裝置最好與激光測量儀l連接。
轉(zhuǎn)動(dòng)裝置5主要包含馬達(dá)(圖中未示出)驅(qū)動(dòng)的高精度轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51和激光儀 安裝座52。激光儀安裝座52固接在高精度轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51的端面并設(shè)置在高精度轉(zhuǎn) 動(dòng)臺(tái)51的半徑方向，激光發(fā)射頭11和激光接收頭12沿轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51的徑向分別 固定在激光儀安裝座52的左右兩端。激光儀安裝座52跟隨高精度轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51轉(zhuǎn) 動(dòng)，從而帶動(dòng)激光發(fā)射頭11和激光接收頭12轉(zhuǎn)動(dòng)。
轉(zhuǎn)動(dòng)裝置5的馬達(dá)可以采用手動(dòng)方式帶動(dòng)和控制。為了提高控制精度，減 少勞動(dòng)強(qiáng)度，可以采用控制模塊與伺服馬達(dá)的配合，控制模塊控制伺服馬達(dá)旋 轉(zhuǎn)的角度和轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)，使轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51達(dá)到高精度的轉(zhuǎn)動(dòng)。為了精確控制，還可 以在轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51內(nèi)壁增加環(huán)形光柵尺，環(huán)形光柵尺反饋轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51的位置信號(hào)至 控制模塊，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
在測量時(shí)待測物3位于激光發(fā)射頭11和激光接收頭12之間，安置臺(tái)2主要用于放置待測物3。如圖2和圖3所示，安置臺(tái)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主要用于墊高夾具21,待測物3放上去時(shí)即為測試的起始位，同 時(shí)也方便更換不同規(guī)格的夾具21。
夾具21上設(shè)有定位待測物3的定位件， 一般至少需要2個(gè)定位件以準(zhǔn)確定 位。以待測物3為硬盤驅(qū)動(dòng)架為例，如圖4所示，夾具21上設(shè)有頭孔定位柱211， 套入硬盤驅(qū)動(dòng)架中部的頭孔定位，在對應(yīng)硬盤驅(qū)動(dòng)架尾部左右兩側(cè)處設(shè)有兩根 定位銷212固定硬盤驅(qū)動(dòng)架的尾部，在其他實(shí)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(shí)安裝的空間很有限，夾具21可以設(shè)計(jì)為沿安裝座 22滑動(dòng)，需安裝待測物3時(shí)退回，留出較大的操作空間，安裝好后將夾具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(shè)有一滑動(dòng)平臺(tái) 23?；瑒?dòng)平臺(tái)23包含一固定座231和一滑動(dòng)塊232。夾具21固定在滑動(dòng)塊232 上，滑動(dòng)塊232與固定座231滑動(dòng)連接?；瑒?dòng)塊232的長邊兩側(cè)向下彎折，蓋 住固定座231的兩個(gè)側(cè)邊并可沿側(cè)邊滑動(dòng)，或固定座231上設(shè)有軸向滑槽，滑 動(dòng)塊232的軸向兩側(cè)設(shè)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(dòng)控制滑動(dòng)塊232的移動(dòng)，為了提髙控制精度，如圖2所示， 可增加一伺服馬達(dá)24，通過滾珠絲桿或齒輪齒條的結(jié)構(gòu)將伺服馬達(dá)24的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn) 換為滑動(dòng)平臺(tái)的線性運(yùn)動(dòng)(精密滾珠絲桿的控制精度較好)，或者直接使用直線 馬達(dá)?？刂颇K與伺服馬達(dá)24連接，以控制滑動(dòng)塊232的前進(jìn)或后退以及移動(dòng) 距離。固定座231上設(shè)位置感應(yīng)器(圖中未示出)，限制滑動(dòng)塊232的移動(dòng)距離， 進(jìn)行閉環(huán)控制。當(dāng)滑動(dòng)塊232滑動(dòng)至最前端設(shè)定位置時(shí)，位于此處的位置感應(yīng) 器發(fā)出反饋信號(hào)至控制模塊來指示伺服馬達(dá)24停止，并指令激光發(fā)射儀1開始 工作。當(dāng)滑動(dòng)平臺(tái)23退回至最后端(即零位)時(shí)，位于此處位置感應(yīng)器發(fā)出反 饋信號(hào)至控制模塊來控制伺服馬達(dá)24停止，并指示下一步驟開始。
為了保證待測物3在測試時(shí)不發(fā)生位移，如圖1和圖2所示，還可以增加 壓緊裝置4。當(dāng)壓緊裝置4壓住待測物3時(shí)，控制模塊開始指令滑動(dòng)平臺(tái)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位于頭孔定位柱211的上方，通過支架與 滑動(dòng)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(qū)動(dòng)升 降壓頭42上升和下降。氣缸41上下移動(dòng)的極限位置處分別設(shè)有位置感應(yīng)器， 上感應(yīng)器和下感應(yīng)器，可采用i茲感應(yīng)器位置開關(guān)。當(dāng)氣缸41下降到指定位置時(shí)， 升降壓頭42壓住待測物3,同時(shí)觸發(fā)位置感應(yīng)器，控制模塊指令氣缸41停止運(yùn) 動(dòng)，并指令伺服馬達(dá)24開始工作，將待測物3送入到測試位。當(dāng)所有測試工作 完成，滑動(dòng)平臺(tái)23退回至最后端(即零位)時(shí)，氣缸41上行至設(shè)定位置觸發(fā) 位置感應(yīng)器，控制模塊指令氣缸41停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)可以取出待測物3。
本實(shí)用新型的工作過程如下
待測物3放入夾具21，手動(dòng)觸發(fā)控制模塊，控制模塊指令氣缸41驅(qū)動(dòng)升降 壓頭42下移壓緊待測物3并反饋信號(hào)至控制模塊，控制模塊指令祠服馬達(dá)24 驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)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(yīng)器反饋到達(dá)起始位的信號(hào)，控制模塊指令激光發(fā)射頭ll發(fā)射激光，激光接收 頭12獲得投影高度值，然后通過伺服馬達(dá)控制高精度轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)定角度 和次數(shù)，獲得多組的高度值。同時(shí)，高精度轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)51完成設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)次lt^， 控制模塊指令滑動(dòng)塊232后退至零位，零位處的位置感應(yīng)器反饋到達(dá)信號(hào)至控 制模塊，控制模塊指示氣缸41帶動(dòng)升降壓頭42上升至設(shè)定位置后停止動(dòng)作， 此時(shí)可以取出待測物3。
上述控制模塊也可以分拆為各個(gè)部件的控制健，由人工控制各個(gè)部件的運(yùn) 動(dòng)。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(zhuǎn)角度值可以事先設(shè)定，不同角度值下相應(yīng)的高度值由激光接收 頭12提供，根據(jù)前述測量方法，即可以得出待測物3相對于基準(zhǔn)面偏轉(zhuǎn)的角度。 這些計(jì)算過程可以通過手工完成，也可以通過計(jì)算模塊快速完成。
實(shí)施例二
在操作中，為了自動(dòng)控制測試的開始，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上增加"防呆"裝置。在整個(gè)工作區(qū)域的外圍設(shè)置隔斷，僅在安置臺(tái)2遠(yuǎn)離激光測量儀1的一端 開口容許人手進(jìn)入操作。在開口處設(shè)置光柵，光柵向控制模塊傳送信號(hào)。當(dāng)人 手穿過光柵的控制區(qū)域進(jìn)入操作區(qū)時(shí)，控制模塊指令所有部件停止工作。
在夾具21的下方增設(shè)光電感應(yīng)器，有待測物3放置到夾具21上后，光電 感應(yīng)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(qū)域后，光柵反 饋信號(hào)至控制模塊?？刂颇K接收到這兩個(gè)反饋信號(hào)后才發(fā)出整個(gè)測試過程開 始的信號(hào)，按照實(shí)施例一所述的步驟開始測試。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和 詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是， 對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以 做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型 專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1. 一種偏角測量裝置，其特征在于包含放置待測物的安置臺(tái)，向所述待測物發(fā)射激光和接收激光的激光測量儀；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，連接并帶動(dòng)所述激光測量儀或安置臺(tái)相對于所述安置臺(tái)或激光測量儀轉(zhuǎn)動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的偏角測量裝置，其特征在于還包含與所述安置臺(tái)和 激光測量儀電連接的控制模塊。
3. 如權(quán)利要求2所述的偏角測量裝置，其特征在于所述激光測量儀包含徑 向相向固定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上并與所述控制模塊電連接的激光發(fā)射頭和激光接收 頭。
4. 如權(quán)利要求2所述的偏角測量裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包含 馬達(dá)，與所述控制模塊電連接；轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)，與所述馬達(dá)連^^并由所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；激光儀安裝座，固定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)的軸向端并跟隨所述轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述激 光發(fā)射頭和激光接收頭徑向相向固定在所述激光儀安裝座的兩端。
5. 如權(quán)利要求4所述的偏角測量裝置，其特征在于所述馬達(dá)為伺服馬達(dá)。
6. 如權(quán)利要求2所述的偏角測量裝置，其特征在于所述安置臺(tái)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(quán)利要求6所述的偏角測量裝置，其特征在于所述夾具上設(shè)有確定所 述待測物位置的定位件。
8. 如權(quán)利要求6所述的偏角測量裝置，其特征在于所述安裝座包含固定座 和與所述固定座滑動(dòng)連接的滑動(dòng)塊，所述固定座沿所述滑動(dòng)塊的滑動(dòng)方向在前端 和后端分別設(shè)有與所述控制模塊連接的位置感應(yīng)器。
9. 如權(quán)利要求8所述的偏角測量裝置，其特征在于所述滑動(dòng)塊由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)， 所述馬達(dá)與所述控制才莫塊電連接。
10. 如權(quán)利要求8所述的偏角測量裝置，其特征在于還包含與所述滑動(dòng)塊 固定連接的壓緊裝置，所述壓緊裝置下行時(shí)壓住放置于所述夾具上的待測物，所 述壓緊裝置與所述控制沖莫塊電連接。
專利摘要本實(shí)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(tái)，激光測量儀、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和控制模塊。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置帶動(dòng)激光測量儀與安置臺(tái)相對轉(zhuǎn)動(dòng)，控制模塊接收各個(gè)模塊和部件反饋的信號(hào)，并控制各個(gè)模塊和部件的動(dòng)作。本裝置可以快速精確地為計(jì)算待測物上待測面的偏角提供所需要的待測物相對轉(zhuǎn)動(dòng)值以及待測面高點(diǎn)相對于基準(zhǔn)面的高度值。
文檔編號(hào)G01B11/26GK201281589SQ20082014719
公開日2009年7月29日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者歐陽述理, 義 胡, 陳玨然 申請人:福群電子(深圳)有限公司