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Europäisches Patentamt

Kontaktfreies dreidimensionales Ultrapräzisions-Tastsystem basierend auf einer sphärischen kapazitiven Platte

Patentnummer:DE112010002189B4
IPC Hauptklasse:G01B000700
Anmelder:
Erfinder:Tan, Jiubin (0)
Heilongjiang, Harbin, CN; Cui, Jiwen, Heilongjian, Harbin, CN
Anmeldung:18.01.10
Offenlegung:31.05.09
Patenterteilung:08.11.18

Abstract / Hauptanspruch
Kontaktfreies dreidimensionales Ultrapräzisions-Tastsystem basierend auf einer sphärischen kapazitiven Platte, aufweisend eine Sonde (12), die umfasst:
- einen sphärischen Tastkopf (5), der auf seiner Oberfläche eine sphärische kapazitive Platte hat, so dass der Mikroluftspalt zwischen der sphärischen kapazitiven Platte und dem zu messenden Teil in ein kapazitives Signal umgewandelt wird;
- einen Signalleitstab (7), der mit der sphärischen kapazitiven Platte elektrisch verbunden ist, um das kapazitive Signal an eine Signalumwandlungs- und -verarbeitungsschaltung (13) weiterzuleiten;
- ein aktives Abschirmungsrohr (8), das den Signalleitstab (7) umgebend angeordnet ist, gegen die sphärische kapazitive Platte isoliert ist und von einer äquipotentiellen Ansteuerungsschaltung in der Signalumwandlungs- und -verarbeitungsschaltung (13) angesteuert wird, um mit dem Signalleitstab (7) ein Äquipotential aufrechtzuerhalten;
- ein Taststiftrohr (6), das das aktive Abschirmungsrohr (8) umgebend angeordnet ist, gegen die sphärische kapazitive Platte isoliert und geerdet ist;
- ein Isolierelement (9), an dessen einem Ende der sphärische Tastkopf (5) befestigt ist, das einen ersten Teil zwischen dem Signalleitstab (7) und dem aktiven Abschirmungsrohr (8) und einen zweiten Teil zwischen dem aktiven Abschirmungsrohr (8) und dem Taststiftrohr (6) hat;
- einen Taststifthalter (10), der das aktive Abschirmungsrohr (8) hält, gekennzeichnet durch einen Sondenkörper (11), der zum Befestigen des Taststifthalters (10) darauf und zum Verbinden der Sonde (12) mit einer Messmaschine vorgesehen ist, wobei der Taststifthalter (10) eine Befestigungsschraube (18), ein Druckpolster (17) und eine konische Befestigungsmuffe (16) umfasst; die konische Befestigungsmuffe (16) über das Taststiftrohr (6) gestülpt wird und innerhalb des Sondenkörpers (11) sitzt, und einen Schlitz (19) in seiner Seitenwand und Druckentlastungsnuten (20), die gleichmäßig mit dem Schlitz (19) angeordnet sind, hat; die Befestigungsschraube (18) über ein Schraubgewinde innerhalb des Sondenkörpers (11) sitzt; das Druckpolster (17), das aus elastischem Material ausgebildet ist, zwischen der konischen Befestigungsmuffe (16) und der Befestigungsschraube (18) angeordnet ist.

An ultraprecision non-contact three-dimensional probing system based on a spherical capacitive plate has a probe (12) which comprises a spherical probing head (5), a stylus pipe (6), an active shielding pipe (8), a signal conducting rod (7), an insulating element (9), a stylus holder (10) and a probe body (11). The stylus pipe (6), the active shielding pipe (8) and the signal conducting rod (7) are coaxially assembled, and they are insulated against each other with the insulating element (9). The spherical probing head (5) is mounted at one end of the insulating element (9), and it has a spherical capacitive plate over its surface. The capacitive signal coming from the spherical capacitive plate is outputted through the signal conducting rod (7). The active shielding pipe (8) is driven by the signal converting and processing circuit (13) of the probing system to maintain equipotential with the signal conducting rod (7), and so the influence of parasitic capacitance and spatial electromagnetic interference can be eliminated.

La présente invention concerne un système de sonde tridimensionnelle sans contact ultra-précise à base de plaque capacitive sphérique, comportant une sonde (12) comprenant une tête de sonde sphérique (5), un tube de stylet (6), un tube d'écran actif (8), une tige conductrice de signal (7), un élément isolant (9), un porte-stylet (10), et un corps de sonde (11). Le tube de stylet (6), le tube d'écran actif (8), et la tige conductrice de signal (7), sont assemblés de manière coaxiale, et sont isolés les uns des autres avec l'élément isolant (9). La tête de sonde sphérique (5) est montée sur une extrémité de l'élément isolant (9), et comporte une plaque capacitive sphérique à sa surface. Le signal capacitif provenant de la plaque capacitive sphérique est sorti via la tige conductrice de signal (7). Le tube d'écran actif (8) est commandé par le circuit de conversion de signal et de traitement (13) du système de sonde afin de maintenir une équipotentialité avec la tige conductrice de signal (7), permettant ainsi d'éliminer l'influence de capacité parasite et d'interférence électromagnétique spatiale.

DE112010002189B4


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