测量力调节装置的制作方法

本公开大体涉及智能制造装备产业，具体涉及一种测量力调节装置。

背景技术：

1、轮廓测量仪，也可以被称为轮廓仪，是一种通过测针测量被测对象表面轮廓的真实形貌和综合特性的仪器。在实际应用中，测针一般由金刚石或者其他高硬度材料制成，在测量过程中，测针在被测对象表面横向移动，并随着被测对象的表面轮廓几何形状的起伏而产生竖直方向的起伏运动，轮廓仪的传感器可以检测到测针在竖直方向产生的位移并输出与被测对象的轮廓相匹配的电信号，以获得被测对象的表面轮廓参数。

2、在轮廓仪的测量过程中，测量力是影响测针与被测对象的接触是否良好的重要因素。在实际测量时，为了使轮廓仪能够测量比较深的凹坑或沟槽，并使测针保持较快的移动速度，测针应当具有较大的测量力。但是如果测量力过大，测针可能划伤被测对象的表面，此时具有较大的测量力的测针可能无法适用于材质较软的被测对象。如果测量力过小，测针与被测对象的表面接触时可能发生跳动(也即测针脱离了被测对象的表面)，从而影响测量的准确度和精确度。由此可知，对于不同材质的被测对象，需要采用不同的测量力，并且若能够在测量过程中尽可能地保持测量力恒定，则能够减少由于测量力的变化而带来的跳动或失真的情况。

3、因此，亟需研发一种用于轮廓仪的恒测量力装置。

技术实现思路

1、本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种恒测量力装置，该恒测量力装置能够基于被测对象的材质控制测针以较恒定的测量力接触被测对象，由此，在测量过程中，一方面能够减少发生被测对象被测针划伤的情况，另一方面能够使测针与被测对象保持较好的接触而减少测针发生跳动的情况。

2、为此，本公开提供一种恒测量力装置，所述恒测量力装置控制由测针接触被测对象产生的作用于被测对象的测量力，包括测杆、支撑机构、磁体、磁导体、缠绕在所述磁导体上的至少一个线圈以及控制模块；所述测针和所述磁体固定设置于所述测杆，所述测杆可转动地设置于所述支撑机构并在所述测杆转动时带动所述磁体沿预设运动路径进行运动，同时带动所述测针接触被测对象，所述磁导体相对于所述支撑机构固定设置并配置为使所述磁体产生的磁场在所述磁导体内部形成磁回路，且缠绕在所述磁导体上的所述线圈形成覆盖所述磁体的所述预设运动路径的预设区域，所述控制模块配置为根据被测对象的材质控制所述线圈产生的作用于所述磁体的作用力，进而控制所述测杆上的所述测针作用于被测对象的所述测量力。

3、在本公开中，通过将测针和磁体固定设置于测杆，在测量过程中，测杆能够在支撑机构上转动，从而能够带动磁体沿预设运动路径进行运动，同时带动测针接触被测对象，并且在磁体随测杆的摆动过程中，磁体产生的磁场能够穿过线圈的导体，并进入磁导体形成闭合的磁回路，并且磁导体能够引导磁场，减少磁场多次穿过线圈的情况，当通过控制模块对线圈通电后，线圈在磁体的磁场中，被磁场穿过的导体能够产生可控的安培力，并且该安培力与线圈通电的电流值相关，同时磁体能够受到安培力的反作用力(可以称为第一磁力)，第一磁力能够通过测杆传递至测针，由此，能够通过控制模块控制调整线圈的通电电流，较精确地控制安培力，进而能够控制第一磁力，进一步能够控制测量力；另外，由于缠绕在磁导体上的线圈形成覆盖磁体的预设运动路径的预设区域，换言之，在磁体随测杆的摆动过程中，磁体产生的磁场能够几乎全部穿过线圈的导体，从而在磁体随测杆的摆动过程中，穿过线圈的导体的磁场强度是几乎不变的，从而能够有利于产生较恒定的安培力，进一步能够有利于获得较恒定的测量力。由此，在测量过程中，能够基于被测对象的材质，通过令控制模块输出所需的恒定的电流至线圈，以获得较所需的且恒定的测量力，从而在测量过程中，能够有利于获得较恒定的测量力，并能够减少发生被测对象被测针划伤的情况和测针发生跳动的情况。

4、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述磁导体包括依次连接的第一部分、第三部分和第二部分，所述磁体位于所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分形成的空间内，所述第一部分具有靠近所述磁体的第一内表面，所述第二部分具有靠近所述磁体的第二内表面。在这种情况下，第一部分、第三部分和第二部分能够依次首尾相连，相互串联，从而能够形成引导和集中磁场的磁回路；磁体产生的磁场能够通过第一部分、第三部分及第二部分形成磁回路，具体而言，以磁体的第一磁极是北极，第二磁极是南极为例，磁场线能够从第一磁极发出进入磁导体的内部，依次沿第一部分、第三部分及第二部分回归至第二磁极，从而在测杆在摆动过程中，当测杆位于任意位置时，能够有利于使磁体产生的磁场尽可能在磁导体中形成闭合的磁回路，从而能够使得磁场线尽可能沿着指定的磁回路回归至第二磁极，由此，当磁体处于不同的摆动角度时，能够减少磁体产生的磁场发生多次穿过线圈的情况，由此能够更加精确地获得测量力。另外，磁体能够在第一部分、第二部分和第三部分形成的空间内，在第一转动面中沿预设运动路径摆动，从而能够有利于使磁体具有较充裕的运动空间，由此，能够有利于测针实现较大的摆动幅度，进而能够有利于测针实现较大的测量量程，从而有利于轮廓仪实现较大的测量量程。

5、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述线圈包括缠绕在所述第一部分的第一线圈，所述第一线圈在所述第一内表面形成第一导体面，所述预设运动路径所在的平面平行于所述第一导体面。在这种情况下，在测量过程中，当测杆在摆动过程中，磁体产生的磁场所覆盖的第一导体面上的导体数量是大致不变的，由此，在测杆处于不同的摆动位置时，第一导体面上的导体能够获得较恒定的安培力，进而恒测量力装置能够获得较恒定的测量力。

6、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述线圈还包括设置在所述第二部分的第二线圈，所述第二线圈在所述第二内表面形成第二导体面，所述预设运动路径平行于所述第二导体面。在这种情况下，磁体能够受到第一线圈和第二线圈共同作用的第一磁力，由此，能够获得较大的第一磁力，从而能够提高测杆响应于第一磁力的响应速度，进而能够使测针尽快地获得恒定的测量力，从而能够提高轮廓仪的测量速度。另外，预设运动路径平行于第二导体面，在测量过程中，当测杆在摆动过程中，磁体产生的磁场所覆盖的第二导体面上的导体数量是大致不变的，由此，能够获得较恒定的安培力，进而能够获得较恒定的测量力。

7、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述磁导体还包括连接所述第一部分和所述第二部分的第四部分，所述第一部分、所述第三部分、所述第二部分及所述第四部分依次首尾相接。在这种情况下，第一部分、第三部分、第二部分及第四部分能够依次首尾相接，依次串联，能够形成封闭的磁导体，从而，磁场线能够在磁导体形成封闭的磁回路，能够有利于减少发生磁场线泄漏的情况，从而降低磁体产生的磁场和线圈通电之后产生的磁场对其它周边部件磁化所带来的风险。

8、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述磁体的磁极所在的磁轴线垂直于所述第一导体面和/或所述第二导体面。在这种情况下，以第一导体面中导线为例进行说明，由于磁轴线垂直于第一导体面，在磁体随测杆的摆动过程中，第一导体面受到的磁体的磁场强度能够几乎保持一致，从而在磁体随测杆的摆动过程中，穿过第一线圈的导体的磁场强度是几乎不变的，由此，能够有利于产生较恒定的安培力，进一步能够有利于获得较恒定的测量力。同样地，由于磁轴线垂直于第一导体面和第二导体面，在磁体随测杆的摆动过程中，第一导体面和第二导体面受到的磁体的磁场强度能够几乎保持一致，从而在磁体随测杆的摆动过程中，穿过第一线圈和第二线圈的导体的磁场强度是几乎不变的，从而能够有利于产生较恒定的安培力，进一步能够有利于获得较恒定的测量力。

9、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述控制模块向所述第一线圈和所述第二线圈输入预设电流时，流经所述第一导体面的电流方向与流经所述第二导体面的电流方向相同。在这种情况下，能够使得第一导体面上的导体受到的安培力与第二导体面上的导体受到的安培力的方向是相同的，从而磁体受到的由第一导体面与第二导体面受到磁场作用而产生的第一磁力的方向也是相同，从而能够使第一磁力不被相互抵消，进而能够有利于控制测量力，以获得较恒定的测量力。

10、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述磁体的几何中心至所述第一导体面与所述第二导体面的距离相同。在这种情况下，当第一线圈与第二线圈通电后，磁导体的第一部分与第二部分被磁化，并对磁体形成平行于磁体的磁轴线的方向的磁力，磁体位于第一导体面与第二导体面的正中间，能够使得对磁体形成的平行于磁体的磁轴线的方向的磁力保持平衡。

11、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述第一内表面和所述第二内表面为匹配所述预设运动路径的扇环状。在这种情况下，由于测杆带动磁体摆动的预设运动路径是以一个以旋转中心为中心的扇形弧状，通过将第一内表面和第二内表面设置为匹配预设运动路径的扇环状，能够减小磁导体的体积，由此，能够节约磁导体的材料和磁力控制装置的体积，进而能够减小轮廓仪的体积，从而能够增加轮廓仪的便携性。

12、另外，根据本公开所涉及的恒测量力装置，可选地，所述测针与所述磁体和所述磁导体位于所述支撑机构的一侧或两侧。在这种情况下，当所述测针与所述磁体和所述磁导体位于所述支撑机构的一侧时，在支撑机构的另一侧能够具有较多的空余空间，用于放置轮廓仪其他相关的设备，从而有利于减小恒测量力装置的体积，也即能够有利于减小轮廓仪的体积，提高轮廓仪的便携性；当所述测针与所述磁体和所述磁导体位于所述支撑机构的两侧时，能够有利于利用测杆形成的杠杆机构，提高对测量力进行控制的灵敏度。换言之，通过对磁体施加一个较小的第一磁力，即能够通过测杆的杠杆机构获得一个较大的测量力。

13、根据本公开，能够提供一种恒测量力装置，该恒测量力装置能够基于被测对象的材质控制测针以较恒定的测量力接触被测对象，由此，在测量过程中，一方面能够减少发生被测对象被测针划伤的情况，另一方面能够使测针与被测对象保持较好的接触而减少发生跳动的情况。