触发测头和扫描测头选择技巧

触发测头和扫描测头的选择技巧测头是测量机触测被测零件的发讯开关，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低决定了测量机的测量重复性。

此外，不同零件需要选择不同功能的测头进行测量。

测头可分为接触式和非接触式（激光等类型）。

目前主要用接触式测头，接触式测头又可分为开关式（触发式或动态发讯式）与扫描式（比例式或静态发讯式）两大类开关测头的实质是零位发讯开关，以TP6（RENISHAW）为例，它相当于三对触点串联在电路中，当测头产生任一方向的位移时，均使任一触点离开，电路断开即可发讯计数。

开关式结构简单，寿命长（106~107）、具有较好的测量重复性（0.35~0.28μm），而且成本低廉，测量迅速，因而得到较为广泛的应用。

扫描式测头实质上相当于X、Y、Z个方向皆为差动电感测微仪，X、Y、Z三个方向的运动是靠三个方向的平行片簧支撑，是无间隙转动，测头的偏移量由线性电感器测出。

扫描式测头主要用来对复杂的曲线曲面实现测量。

非接触测头主要分为激光扫描测头和视频测头两种。

激光扫描测头主要用于实现较软材料或一些特征表面进行非接触测量。

测头在距离检测工件一定距离（比如50mm），在其聚焦点!5mm范围内进行测量，采点速率在200点/秒以上。

通过对大量采集数据的平均处理功能而获得较高的精度。

视频测头进一步提高了测量机的应用，使得许多过去采用非接触测量无法完成的任务得以完成。

一些诸如印刷线路板、触发器、垫片或直径小于0.1mm的孔可采用视频测头进行测量。

操作者可将检测工件表面放大50倍以上，采用标准的或可变换的镜头实现对细小工件的测量。

以下就如何进行触发和扫描测头提出建议：什么时侯用触发式测头？1. 零件所被关注的是尺寸（如小的螺纹底孔）、间距或位置，而并不强调其形状误差（如定位销孔）;2. 或你确信你所用的加工设备有能加工出形状足够好的零件，而注意力主要放在尺寸和位置精度时，接触式触发测量是合适的，特别是由于对离散点的测量;3. 触发式测头比扫描测头快，触发测头体积较小当测量空间狭窄时测头易于接近零件;4. 一般来讲触发式测头使用及维修成本较低; 在机械工业中有大量的几何量测量,所关注的仅是零件的尺寸及位置，所以目前市场上的大部分测量机，特别是中等精度测量机，仍然使用接触式触发测头。

什么时侯用扫描式测头？1. 应用于有形状要求的零件和轮廓的测量：扫描方式测量的主要优点在于能高速的采集数据，这些数据不仅可以用来确定零件的尺寸及位置，更重要的是能用众多的点来精确的描述形状、轮廓，这特别适用于对形状、轮廓有严格要求的零件，该零件形状直接影响零件的性能(如叶片、椭圆活塞等); 也适用于你不能确信你所用的加工设备能加工出形状足够好的零件,而形状误差成为主要问题时；2. 高精度测量：扫描测头对离散点测量是匀速或恒测力采点，其测点精度可以更高；由于扫描测头可以直接判断接触点的法矢，对于要求严格定位、定向测量的场合，扫描测头对离散点的测量也具有优势;3. 对于未知曲面的扫描，亦即称为数字化的场合下，扫描测头显示出了它的独特优势:因为数字化工作方式时，需要大量的点，触发式测头的采点方式显得太慢;由于是未知曲面，测量机运动的控制方式亦不一样，即在“探索方式”下工作：测量机根据巳运动的轨迹来计算下一步运动的轨迹、计算采点密度等。

选择测头的几点考虑：1. 在可以应用接触式测头的情况下，慎选非接触式测头；2. 在只测尺寸、位置要素的情况下尽量选接触式触发测头；3. 考虑成本又能满足要求的情况下，尽量选接触式触发测头；4. 对形状及轮廓精度要求较高的情况下选用扫描测头;5. 扫描测头应当可以对离散点进行测量；6. 考虑扫描测头与触发测头的互换性（一般用通用测座来达到）；7. 易变形零件、精度不高零件、要求超大量数据零件的测量，可以考虑采用非接触式测头;8. 要考虑软件、附加硬件（如测头控制器、电缆）的配套。

扫描测头的优势及劣势：优　势：　1、适于形状及轮廓测量；2、采点率高；3、高密度采点保证了良好的重复性、再现性（GR&R）；4、更高级的数据处理能力；劣　势：1、比触发测头复杂；2、对离散点的测量较触发测头为慢；3、高速扫描时由于加速度而引起的动态误差很大，不可忽略，必须加以补偿；4、测尖的磨损必须注意。

触发测头的优势及劣势：优　势：1. 适于空间棱柱形物体及己知表面的测量；2. 通用性强,3. 有多种不同类型的触发测头及附件供采用；4. 采购及运行成本低；5. 应用简单;6. 适用于尺寸测量及在线应用；7. 坚固耐用；8. 体积小，易于在窄小空间应用9. 由于测点时测量机处于匀速直线低速运行状态，测量机的动态性能对测量精度影响较小；劣　势：测量取点率低如何选用合适的探针关心点触之间的精度-如何选用合适的探针进行有效探测的关键因素之一是进行测头探针的选择，是否能够触测到特征并在接触时保证一定的精度是使用者应当重点考虑的事情。

目前，探针的种类很多，包括了各种形状和不同的制作材料。

本文将重点对探针的主要细节进行描述，以帮助您为不同的检测任务选择合适的探针。

什么是探针？探针是坐标测量机的一部分，主要用来触测工件表面，使得测头的机械装置移位，产生信号触发并采集一个测量数据。

一般的探针都是由一个杆和红宝石球组成。

通过需要测量的特征，您可以判断应当使用探针的类型和尺寸。

在测量过程中，要求探针的刚性和测尖的形状都达到尽可能最佳的程度。

探针几个主要的术语A：测针直径B：总长C：杆直径D：有效工作长度 (EWL)总长：指的是从探针后固定面到测尖中心的长度有效工作长度 (EWL)：指的是从测尖中心到与一般测量特征发生障碍的探针点的距离选择探针的原则为保证一定的测量精度，在对探针的使用上，您需要：探针长度尽可能短：探针弯曲或偏斜越大，精度将越低。

因此在测量时，尽可能采用短探针。

连接点最少：每次将探针与加长杆连接在一起时，您就额外引入了新的潜在弯曲和变形点。

因此在应用过程中，尽可能减少连接的数目。

使测球尽可能大主要原因有两个：1，使得球/杆的空隙最大，这样减少了由于“晃动”而误触发的可能2，测球直径较大可削弱被测表面未抛光对精度造成的影响RENISHAW探针系列介绍测球材质红宝石最常见的测球的材料是红宝石，因为红宝石是目前已知的最坚硬的材料之一。

红宝石球具有良好的表面光洁度，并具有优异的耐压强度和抗碰撞性。

只有极少的情况不适宜采用红宝石球，如下两种情况下，推荐采用其他材料制成的测尖：第一种是在高强度下对铝材料制成的工件进行扫描。

主要原因在于材料吸引，基于一个称为“胶着磨损”的现象会在触测过程中发生。

在这种情况下，一个较好的选择是氮化硅。

第二种情况是对铸铁材料工件进行高强度扫描，这时会在红宝石表面产生“磨损”。

在这种情况下，推荐使用氧化锆球。

氮化硅氮化硅拥有许多与红宝石同样的特性。

它是一种非常坚硬并可抗磨损的瓷，并可加工成高精度的球，并进行高度表面抛光。

氮化硅与铝材料不吸引，因此不会产生红宝石球上出现的磨损。

但是，氮化硅在扫描钢表面时呈现较多的磨损，因此其应用最好定义为测量铝。

氧化锆氧化锆球是一种特别坚韧的陶瓷材料，其硬度和耐磨性接近红宝石，基于其表面属性，使其是扫描钢工件表面的理想选择。

测杆材质钢探针的杆一般是由无磁性的不锈钢制成，大多具有2mm或更多的测球直径，杆长度可达到30mm。

在这种情况下，不锈钢杆具有良好的刚性质量比。

碳化钨碳化钨杆是在测量采用1mm测球的细杆情况下，或者是超长达到50 mm杆情况下具有最好的刚性。

在这种情况下，重量会成为影响因素，因为弯曲会造成刚性损失。

陶瓷在测球直径大于3 mm的情况下，或者是长度大于30 mm，陶瓷杆相对钢具有更好的硬度。

较碳化钨，重量更轻，同时由于在碰撞过程中易碎，而为测头提供更好的保护。

碳纤维 (RENISHAW GF)有许多等级的碳纤维材料，RENISAHW GF具备良好的硬度指标，在纵向和扭矩方面，同时具有特别轻的重量。

RENISHAW GF对于长度在50mm以上的探针来说，具有最佳的刚性质量比。

探针的形状直探针结构最简单的探针系统包括球度非常好的工业红宝石球，杆材料可以选择。

红宝石是非常硬的材料，做成的探针的磨损量最小。

它的密度也非常低，这样针尖质量最小，从而可以避免由于机器运动或振动而造成的探针误触发。

使用的杆可以有多种材料可供选择 – 不锈钢，碳化钨，陶瓷和各种特殊的碳纤维材料“Renishaw GF”。

– 这些结构简单的红宝石探针更适合于多种检测应用场合。

探针的有效的工作长度（EWL）是杆在触测被测元素之前红宝石球的变动范围。

如何来选择球的尺寸和探针的EWL是由待检测的元素的尺寸决定的。

尽可能选择大的红宝石探针球和尽可能短的杆，可以保证最大的球/杆距离，这样可提供更有效的EWL。

使用更大一些的红宝石球可以降低待测组件表面粗糙度的影响。

当使用长的探针和加长杆组合来测量时，不推荐使用标准的动态触测测头，由于这种情况下使用时探针容易弯曲变形，刚性会降低，精度也会损失。

这和使用其他类型的测头如允许有弹性变形的测头，它们的触测力非常低，允许使用长的探针和加长杆组合，而不会带来明显的精度损失。

星型探针这些探针组合在一起允许你使用多探针测头来测量复杂的元素和孔。

四个或五个红宝石探针安装在刚性的不锈钢中心上。

可提供标准尺寸探针，也可以选择不同的探针，你可以使用五方向探针和任一个RENISHAW 提供的探针来组合星型测头。

星型探针可用于检测多种不同的元素。

使用多探针测头可以有效降低检测时间。

减少在测量诸如边缘或凹槽等内部特征时移动测头到极限点的需要。

可以使用星型测头在Z方向进行有效的检查，这是由于探针可以探测到探针体的直径范围外侧。

星型探针上的每个探针都要求校准，这和单探针校准方式一样。

圆盘探针这些探针用于测量钻孔的切口和凹槽，通常用星型测头是探测不到的。

可以将它们想象成球度非常好的球“截面”，有多种直径选择和厚度选项。

所有的旋转调整和增加中心探针的能力都是RENISHAW圆盘探针的触测范围，使其具有柔性和易于使用。

用简单圆盘的“球型边缘”来探测和使用相当的大探针球是同样有效的。

然而，使用球型探争时，球表面的小区域接触工件，而薄的圆盘却要求精细的角度校正，以便保证正确地触测待测工件。

简单圆盘仅仅要求一个直径的验证数据（通常在环行量规中），但只限制在X 和 Y 两个方向中。

考虑探测深的钻孔底部会带来的额外的柔性变形，圆盘也允许有带螺纹的中心以便可以固定中心测杆（接近圆盘也是有限的）。

特殊应用的探针多种专用探针可以用来测量多类元素诸如：螺纹体，薄截面材料，工具箱以及其他专业应用。

圆柱探针用于探测薄壁材料的孔。

此外，各种带螺纹的元素可以被探测，螺纹中心被定位。