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用于微米级三维形貌测量仪的扫描机构的制作方法

发布时间:2020-07-26 18:58 作者:金宝搏

  本实用新型涉及三维形貌测量设备技术领域,具体地说,涉及一种用于微米级三维形貌测量仪的扫描机构。

  表面形貌是制造产品和科学样件重要质量特征,直接影响其功能特性;表面形貌的测量,对于其功能质量分析和优化具有重要意义。目前表面形貌测量的方法很多,按接触方式可以分为接触式与非接触式两种,其中接触式主要是采用的是机械接触式。非接触式测量又主要包括非光学式扫描显微镜测量法,如扫描电子显微镜与扫描探针显微镜,与光学测量法,如傅科刀口法,离焦法,光切法,反射法,干涉显微镜法,散斑法,偏振光法,散射法等。其中干涉显微镜法有相移干涉显微镜,共焦显微镜,白光干涉显微镜等方法。白光干涉测量技术的关键在于紧密垂直扫描驱动,一般要求微位移控制器要有纳米级的定位精度,才能达到测量需要的步进位移。目前垂直扫描驱动主要采用压电陶瓷,其定位精度好、频响高,但是压电陶瓷存在着行程短,难以进行大范围的纵向扫描。

  针对现有技术中存在的扫描驱动的行程短,难以进行大范围的纵向扫描的缺陷,本实用新型提供了一种用于微米级三维形貌测量仪的扫描机构。其能够实现增大垂直扫描的行程,较佳地进行大范围的纵向扫描以及对扫描仪进行保护的功能。

  用于微米级三维形貌测量仪的扫描机构,其包括工作台,工作台上设有x向移动机构,x向移动机构包括沿前后方向设置的第一导板,第一导板上板面沿前后方向设有第一滑槽,第一滑槽内可转动地设有第一丝杆,第一导板上设有载物台,载物台的底部设有位于第一滑槽内且与第一丝杆螺纹连接的第一滑块;工作台上沿上下方向设有位于第一导板两侧的立柱,立柱上方设有y向移动机构,y向移动机构包括沿左右方向且位于立柱上的第二导板,第二导板的侧面上沿左右方向设有第二滑槽,第二滑槽内可转动地设有第二丝杆,第二导板的侧面上设有移动板,移动板的底面上设有位于第二滑槽内且与第二丝杆螺纹连接的第二滑块;移动板上设有z向移动机构;z向移动机构包括固定设置在移动板上的固定块,固定块内设有开口向下的升降腔,升降腔的前后侧壁上沿上下方向设有限位槽,升降腔内设有用于安装扫描仪的安装块,安装块的侧壁设有与限位槽相配合的限位块,固定块的上端设有用于驱动安装块沿上下方向升降的气缸。

  本实用新型中,通过x向移动机构和y向移动机构的设置,使得载物台能够带动被测物在x向上移动,扫描仪能够在y向上移动,进而使扫描仪进行垂直于被测物进行扫描,从而通过算法得到被测物的表面形貌;其中,第一滑槽、第一丝杆和第一滑块的设置,使得第一丝杆的转动带动第一滑块在第一滑槽内移动,进而带动载物台在第一导板上移动,从而实现被测物体在x向上的移动;其中,第二滑槽、第二丝杆和第二滑块的设置,使得第二丝杆的转动带动第二滑块在第二滑槽内移动,进而使移动板在第二导板上移动,从而增大y向移动机构的行程使其能够进行大范围的纵向扫描;通过z向移动机构140的设置,使得扫描仪能够在z向上进行移动,从而使扫描仪能够较佳地对载物台上的被测物进行扫描;其中,升降腔、限位槽、安装块、限位块和气缸的设置,使得限位槽和限位块相配合使安装块在升降腔内得到限制,气缸带动安装块在升降腔内升降,从而便于扫描仪与载物台相配合。本实用新型通过上述的技术方案,使得扫描仪的行程增大,便于进行大范围纵向扫描,同时能够调节扫描仪与载物台之间的距离,从而使扫描机构较佳地工作。

  作为优选,固定块的左右侧壁上且位于升降腔的开口处相对设有两个弹簧安装块,两个弹簧安装块内均设有连通升降腔的弹簧安装槽,弹簧安装槽内通过第一弹簧设有的滑板,第一弹簧用于推动滑板对升降腔的开口进行密封,滑板的上板面上设有第一斜面;安装块底端面上设有与第一斜面相配合的第二斜面,第二斜面用于推动滑板滑入对应的弹簧安装槽内。

  本实用新型通过上述构造,使得当气缸在推动安装块向下移动的过程中,第二斜面挤压第一斜面使滑板滑入对应的弹簧安装腔内,安装块能够伸出升降腔使扫描仪对载物台上的被测物体进行扫描,当气缸带动安装块退回升降腔时,第一弹簧推动滑板伸入升降腔内,从而对升降腔的开口进行封堵,从而对升降腔内的扫描仪进行保护。

  作为优选,弹簧安装槽的左右侧壁上沿滑板的移动方向设有用于卡接滑板的卡槽。通过卡槽的设置,使得滑板得到限制,从而防止滑板掉入升降腔内。

  作为优选,第二导板的上下端面上沿左右方向设有卡接槽;移动板的上下两端面上均设有伸向第二导板上下端面的延伸部,延伸部上设有对应卡接槽设置的卡接板。

  本实用新型中通过卡接槽、延伸部和卡接板的设置,使得卡接板与卡接槽相配合使移动板得到进一步的限制,从而较佳地防止移动板脱离第二导板且便于移动板的移动。

  作为优选,延伸部的外侧面上设有安装板,安装板内设有开口朝向延伸部之间的滑动腔,卡接板对应设置在滑动腔内,滑动腔的底壁上设有两个通孔,两个通孔处均穿过对应的通孔设有连接柱,连接柱位于滑动腔内的一端均与卡接板的侧壁相连,卡接板与滑动腔的底壁之间设有用于推动卡接板伸出滑动腔的第二弹簧,连接柱穿过对应的第二弹簧设置。

  通过上述的构造,使得第二弹簧推动卡接板伸出滑动腔,进而能够较佳地与卡接槽相配合;通过拉动伸出通孔的连接柱,使第二弹簧收缩,卡接板缩回滑动腔内,进而解除卡接板和卡接槽相配合,从而便于滑动板的安装和拆卸。

  作为优选,连接柱伸出安装板的一端之间连接有拉板,较佳地对连接柱进行限制,防止连接柱缩回滑动腔内,同时,方便拉动连接柱,便于操作。

  附图中各数字标号所指代的部位名称如下:100、工作台;101、立柱;102、支撑柱;110、x向移动机构;111、第一导板;112、第一滑槽;113、第一丝杆;114、载物台;115、第一滑块;120、y向移动机构;121、第二导板;122、第二滑槽;123、第二丝杆;124、卡接槽;131、移动板;132、第二滑块;140、z向移动机构;211、固定块;212、弹簧安装块;221、气缸;231、延伸部;241、安装板;242、滑动腔;243、通孔;311、升降腔;312、限位槽;321、弹簧安装槽;322、卡槽;411、安装块;412、第二斜面;421、第一弹簧;422、滑板;423、第一斜面;511、卡接板;521、连接柱;522、第二弹簧;531、拉板。

  为进一步了解本实用新型的内容,结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。应当理解的是,实施例仅仅是对本实用新型进行解释而并非限定。

  如图1-5所示,本实施例提供了一种用于微米级三维形貌测量仪的扫描机构,其包括工作台100,工作台100上设有x向移动机构110,x向移动机构110包括沿前后方向设置的第一导板111,第一导板111上板面沿前后方向设有第一滑槽112,第一滑槽112内可转动地设有第一丝杆113,第一导板111上设有载物台114,载物台114的底部设有位于第一滑槽112内且与第一丝杆113螺纹连接的第一滑块115;工作台100上沿上下方向设有位于第一导板111两侧的立柱101,立柱101上方设有y向移动机构120,y向移动机构120包括沿左右方向且位于立柱101上的第二导板121,第二导板121的侧面上沿左右方向设有第二滑槽122,第二滑槽122内可转动地设有第二丝杆123,第二导板121的侧面上设有移动板131,移动板131的底面上设有位于第二滑槽122内且与第二丝杆123螺纹连接的第二滑块132;移动板131上设有z向移动机构140;z向移动机构140包括固定设置在移动板131上的固定块211,固定块211内设有开口向下的升降腔311,升降腔311的前后侧壁上沿上下方向设有限位槽312,升降腔311内设有用于安装扫描仪的安装块411,安装块411的侧壁设有与限位槽312相配合的限位块,固定块211的上端设有用于驱动安装块411沿上下方向升降的气缸221。

  通过本实施例中的通过x向移动机构110和y向移动机构120的设置,使得载物台114能够带动被测物在x向上移动,扫描仪能够在y向上移动,进而使扫描仪进行垂直于被测物进行扫描,从而通过算法得到被测物的表面形貌;其中,第一滑槽112、第一丝杆113和第一滑块115的设置,使得第一丝杆113的转动带动第一滑块115在第一滑槽112内移动,进而带动载物台114在第一导板111上移动,从而实现被测物体在x向上的移动;其中,第二滑槽122、第二丝杆123和第二滑块132的设置,使得第二丝杆123的转动带动第二滑块132在第二滑槽122内移动,进而使移动板131在第二导板121上移动,从而增大y向移动机构120的行程使其能够进行大范围的纵向扫描;通过z向移动机构140的设置,使得扫描仪能够在z向上进行移动,从而使扫描仪能够较佳地对载物台114上的被测物进行扫描;其中,升降腔311、限位槽312、安装块411、限位块和气缸221的设置,使得限位槽312和限位块相配合使安装块411在升降腔311内得到限制,气缸221带动安装块411在升降腔311内升降,从而便于扫描仪与载物台114相配合。本实施例通过上述的技术方案,使得扫描仪的行程增大,便于进行大范围纵向扫描,同时能够调节扫描仪与载物台之间的距离,从而使扫描机构较佳地工作。

  本实施例中,固定块211的左右侧壁上且位于升降腔311的开口处相对设有两个弹簧安装块212,两个弹簧安装块212内均设有连通升降腔311的弹簧安装槽321,弹簧安装槽321内通过第一弹簧421设有的滑板422,第一弹簧421用于推动滑板422对升降腔311的开口进行密封,滑板422的上板面上设有第一斜面423;安装块411底端面上设有与第一斜面423相配合的第二斜面412,第二斜面412用于推动滑板422滑入对应的弹簧安装槽321内。

  通过本实施例中的上述构造,使得当气缸221在推动安装块411向下移动的过程中,第二斜面412挤压第一斜面423使滑板422滑入对应的弹簧安装腔321内,安装块411能够伸出升降腔311使扫描仪对载物台114上的被测物体进行扫描,当气缸221带动安装块411退回升降腔311时,第一弹簧421推动滑板422伸入升降腔311内,从而对升降腔311的开口进行封堵,从而对升降腔311内的扫描仪进行保护。

  本实施例中,弹簧安装槽321的左右侧壁上沿滑板422的移动方向设有用于卡接滑板422的卡槽322。通过卡槽322的设置,使得滑板422得到限制,从而防止滑板422掉入升降腔311内。

  本实施例中,第二导板121的上下端面上沿左右方向设有卡接槽124;移动板131的上下两端面上均设有伸向第二导板121上下端面的延伸部231,延伸部231上设有对应卡接槽124设置的卡接板511。

  通过本实施例中的卡接槽124、延伸部231和卡接板511的设置,使得卡接板511与卡接槽124相配合使移动板131得到进一步的限制,从而较佳地防止移动板131脱离第二导板121且便于移动板的移动。

  本实施例中,延伸部231的外侧面上设有安装板241,安装板241内设有开口朝向延伸部231之间的滑动腔242,卡接板511对应设置在滑动腔242内,滑动腔242的底壁上设有两个通孔243,两个通孔243处均穿过对应的通孔243设有连接柱521,连接柱521位于滑动腔242内的一端均与卡接板511的侧壁相连,卡接板511与滑动腔242的底壁之间设有用于推动卡接板511伸出滑动腔242的第二弹簧522,连接柱521穿过对应的第二弹簧522设置。

  通过本实施例中的上述的构造,使得第二弹簧522推动卡接板511伸出滑动腔242,进而能够较佳地与卡接槽124相配合;通过拉动伸出通孔243的连接柱521,使第二弹簧522收缩,卡接板511缩回滑动腔242内,进而解除卡接板511和卡接槽124相配合,从而便于滑动板131的安装和拆卸。

  本实施例中,连接柱521伸出安装板241的一端之间连接有拉板531,较佳地对连接柱521进行限制,防止连接柱521缩回滑动腔242内,同时,方便拉动连接柱521,便于操作。

  本实施例中,工作台100的下板面上设有支撑柱102,较佳地对工作台100进行支撑。

  本实施例的用于微米级三维形貌测量仪的扫描机构在具体使用时,气缸221带动安装块411伸出升降腔311对位于下方的载物台114上的被测物进行扫描;x向移动机构110控制载物台114在x向上依次移动一个单位位置,y向移动机构120带动位于安装块411上的扫描仪在y向上往返移动对载物台114上的被测物进行扫描,获得多个扫描位置系列干涉图像后,通过算法得到被测物的表面形貌。

  总之,以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰,皆应属本实用新型专利的涵盖范围。


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