測頭是CMM非常重要的部件,可以這樣說,測頭的發(fā)展先進(jìn)程度就標(biāo)志著CMM的發(fā)展先進(jìn)程度.CMM可以配置不同類型的測頭傳感器.接觸類的測頭主要包括觸發(fā)式、模擬式兩種.非接觸式包括激光三角測量、激光成像、機(jī)器視覺等.*初人們使用CMM時(shí),由操作人員移動(dòng)坐標(biāo)軸,所用的測頭是剛性的,當(dāng)剛性測頭以一定的接觸力接觸到被測表面時(shí),人為記錄下各坐標(biāo)軸的坐標(biāo)值.這種初期的 CMM不可能具有自動(dòng)檢測的能力,使用范圍受到了極大的限制.但是由于它具有了三坐標(biāo)的雛形,在使用測頭鉆孔的位置時(shí)也相當(dāng)有效.
CMM能被廣泛地應(yīng)用,其主要的一個(gè)原因是發(fā)明了觸發(fā)式測頭.觸發(fā)式測頭的*大功能是它的觸發(fā)功能,即當(dāng)探針接觸被測表面并有一定的微笑位移時(shí),測頭就發(fā)出一電信號(hào),利用此信號(hào)可以立即鎖定當(dāng)前坐標(biāo)軸的位置,從而自動(dòng)記錄坐標(biāo)值.觸發(fā)式測頭是由雷尼紹公司發(fā)明的,現(xiàn)在該公司生產(chǎn)一系列的觸發(fā)式測頭,可用于CNC加工中心,雷尼紹公司的生產(chǎn)的CMM測頭現(xiàn)已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置,廣泛地用于各大生產(chǎn)廠家的CMM上.
常見的測頭再運(yùn)動(dòng)學(xué)上,探針處于由三個(gè)圓柱棒6個(gè)球組成的6個(gè)觸點(diǎn)**確定的位置上,用一個(gè)輕型的有參緊力的彈簧維持這一位置.6個(gè) 觸點(diǎn)圖中的方式依次連接,并接一個(gè)恒定電流電源.當(dāng)探針接觸被測表面,并產(chǎn)生微小位移時(shí),6個(gè)觸點(diǎn)中將有一個(gè)或一個(gè)以上的觸點(diǎn)斷開,從而使回路中的電阻迅速增大.當(dāng)回路中的電阻增大到一定數(shù)值時(shí),兩端超過一定數(shù)值的電壓將將起到開關(guān)電路發(fā)出信號(hào),利用此信號(hào)就可以讀取當(dāng)前的測量位置數(shù)據(jù).這種測頭的特點(diǎn)是具有三維特性,即X,Y,Z三個(gè)方向的移動(dòng)接觸均能引起觸發(fā).因此,可以從不同的方向接觸被測表面,而不會(huì)影響測量結(jié)果.
在觸發(fā)式測頭進(jìn)行測量的過程中,探針必須偏移一個(gè)固定的數(shù)量才會(huì)觸發(fā)開關(guān),因此,測量結(jié)果中要對(duì)這段偏移進(jìn)行補(bǔ)償.探針接觸被測表面后,為了避免移動(dòng)過量而折段,探針需要反方向退出一定距離.因此測量速度比硬探頭掃描測量速度低.
CMM是用探針端部球的中心坐標(biāo)值作為點(diǎn)的輸入數(shù)據(jù).因此,在測量時(shí)必須用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄍ茢鄿y頭端部球與被測零件的觸點(diǎn)位置.在非CAD指導(dǎo)的檢測系統(tǒng)中,通常在觸點(diǎn)附近作三點(diǎn)測量,從而近似地找出通過該三點(diǎn)的平面法線,這不僅要耗費(fèi)很多時(shí)間,從而測量精度也比較低.在CAD指導(dǎo)的檢測系統(tǒng)中可以根據(jù)被測工件的CAD模型直接計(jì)算出被測點(diǎn)法向,讓測頭從法向接觸被測點(diǎn),這樣就比較容易判斷觸點(diǎn)的位置.
探針的作用是為紅寶石球提供一個(gè)固定的支撐,當(dāng)探針接觸被測表面時(shí),探針的微笑移動(dòng)可觸發(fā)開關(guān),從而發(fā)出信號(hào).探針有不同的類型.根據(jù)不同的需要可以選擇不同的類型的探針.為了獲得較高的測量精度,建議在實(shí)際測量時(shí)遵循以下兩條原則:
盡量使用長度短的和剛性好的探針.測量時(shí)探針的彎曲越大,偏移越大,測量的重復(fù)精度就越低.
盡量選用直徑大的紅寶石探針.選用直徑大的紅寶石探針,一方面可以減小加工表面缺陷時(shí)測量精度的影響,另一方面可以增大探針的有效工作長度.
測頭的分類
測量頭作為測量傳感器,是坐標(biāo)測量系統(tǒng)中非常重要的部件.三坐標(biāo)測量機(jī)的工作效率、精度與測量頭密切相關(guān),沒有先進(jìn)的測量頭,就無法發(fā)揮測量機(jī)的**功能.坐標(biāo)測量機(jī)的發(fā)展促進(jìn)了新型測頭的研制,新型測頭的開發(fā)又進(jìn)一步擴(kuò)大了測量機(jī)的應(yīng)用范圍.按測量方法,可將測頭分為接觸式(觸發(fā)式)和非接觸式兩大類.觸發(fā)式測量頭又分為機(jī)械接觸式測頭和電氣接觸式測頭;非接觸式測頭則包括光學(xué)顯微鏡、電視掃描頭及激光掃描頭等.本文討論的重點(diǎn)為觸發(fā)式測頭.
機(jī)械接觸式測頭
接觸式測頭又稱為"剛性測頭"、"硬測頭",一般用于"靜態(tài)"測量,大多作為接觸元件使用.這種測頭沒有傳感系統(tǒng),無量程、不發(fā)訊,只是一個(gè)純機(jī)械式接觸頭.機(jī)械接觸式測頭主要用于手動(dòng)測量.由于人工直接操作,故測頭的測量力不易控制,只適于作一般精度的測量.由于其明顯的缺點(diǎn),目前這種測頭已很少使用.
電氣接觸式測頭
電氣接觸式測頭又稱為"軟測頭",適于動(dòng)態(tài)測量.這種測頭作為測量傳感器,是**與工件接觸的部件,每測量一個(gè)點(diǎn)時(shí),測頭傳感部分總有一個(gè)"接觸—偏轉(zhuǎn)—發(fā)訊—回復(fù)"的過程,測頭的測端與被測件接觸后可作偏移,傳感器輸出模擬位移量的信號(hào).這種測頭不但可用于瞄準(zhǔn)(即過零發(fā)訊),還可用于測微(即測出給定坐標(biāo)值的偏差值).因此按其功能,電氣接觸式測頭又可分為作瞄準(zhǔn)用的開關(guān)測頭和具有測微功能的三向測頭.電氣接觸式測頭是目前使用*多的測頭.
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
