如何正确选择三坐标测量机测头解读

如何正确选择三坐标测量机测头

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，需要的测量精度的高低决定了测量机测头精度的高低，另外，不同的零件要求选择不同功能的测头进行测量。测头可分为接触式测头和非接触式测头（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。

什么时侯用扫描测头？

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

。目前三坐标测量机所使用的测头系统基本上是英国雷尼绍（RENISHAW)的，产品性能及品种多样化排在世界前列，可以优选选购此品牌之测头系统。

测头选择基本原则：

如果只测尺寸和位置要素的情况下，首选接触式触发测头；

对形状和轮廓精度要求较高的情况下，选用扫描式测头；

易变性零件、精度要求不高零件，可选用非接触式测头；

如果考虑成本因素，可选择接触式触发测头；

考虑扫描测头和触发测头均需要使用，需选用通用测头座；

1、触发式测头的优势和适用场合

触发式测头通用性强，体积小，应用简单，采购及运行成本低，适用于空间箱体类工件及已知表面的测量，如TP20、TP200。

触发式测头特别适用于离散点的测量，当零件被关注的是尺寸间距或位置，而并不强调其形状误差，测量精力主要放在尺寸和位置精度时，触发式测头是最佳选择。

2、扫描式测头的优势和适用场合

扫描式测头（如SP25、SP80）采点率高，高密度的采点仍旧保证良好的重复性和再现性。扫描测头适用于形状及轮廓有严格要求的零件（如叶片）。对于未知曲面的扫描，扫描测头显示出了它的独特优势：因为数字化工作方式，需要大量的点，触发式测头的采点方式显得太慢。如果是未知曲面，测量机根据已运动的轨迹来计算下一步运动的轨迹，并可根据曲率变化来计算采点密度等。

测头是三坐标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。正确的选择测头可以提高测量效率及机器的使用寿命。

三坐标测量机除用于空间尺寸及形位误差的测量外，应用坐标测量机对未知数学模型的复杂曲面进行测量，提取复杂曲面的原始形状信息，重构被测曲面，实现被测曲面的数字化，不仅是坐标测量机应用的一个重要领域，也是反求工程中的关键技术之一，近年来也得到快速发展。测头是三坐标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。

（1）机械接触式测头

接触式测头又称为“刚性测头”、“硬测头”，一般用于“静态”测量，大多作为接触元件使用。这种测头没有传感系统，无量程、不发讯，只是一个纯机械式接触头。机械接触式测头主要用于手动测量。由于人工直接操作，故测头的测量力不易控制，只适于作一般精度的测量。由于其明显的缺点，目前这种测头已很少使用。

（2）电气接触式测头

电气接触式测头又称为“软测头”，适于动态测量。这种测头作为测量传感器，是唯一与工件接触的部件，每测量一个点时，测头传感部分总有一个“接触—偏转—发讯—回复”的过程，测头的测端与被测件接触后可作偏移，传感器输出模拟位移量的信号。这种测头不但可用于瞄准（即过零发讯），还可用于测微（即测出给定坐标值的偏差值）。因此按其功能，电气接触式测头又可分为作瞄准用的开关测头和具有测微功能的三向测头。电气接触式测头是目前使用最多的测头。

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。但精度有限一般在0.02mm以上。