三坐标 测头(精制知识)

三坐标测头

一. 三坐标测量机之测头系统

三坐标测量机由主机、软件系统、电气（控制）系统和测头系统组成，以下内容主要就坐标测量机测头系统进行介绍测座、测头系统是数据采集的传感器系统，主要功能：

1.测头部分是测量机的重要部件，测头根据其功能有：触发式、扫描式、非接触式（激光、光学）等。

触发式测头是使用较多的一种测头，其工作原理是一个开关式传感器。当测针与零件产生接触而产生角度变化时，发出一个开关信号。这个信号传送到控制系统后，控制系统对此刻的光栅计数器中的数据锁存，经处理后传送给测量软件，表示测量了一个点。

扫描式测头有两种工作模式：一种是触发式模式，一种是扫描式模式。扫描测头本身具有三个相互垂直的距离传感器，可以感觉到与零件接触的程度和矢量方

向，这些数据作为测量机的控制分量，控制测量机的运动轨迹。扫描测头

在与零件表面接触、运动过程中定时发出信号，采集光栅数据，并可以根

据设置的原则过滤粗大误差，称为“扫描”。扫描测头也可以触发方式工

作，这种方式是高精度的方式，与触发式测头的工作原理不同的是它采用

回退触发方式。

2.测头控制器（PI200、PI7）控制测头工作方式转换（TP200、TP7）；

TP200、TP7 测头是高精度测头，它们的特点是灵敏度高，但是灵敏度高

会造成测量机高速运动时出现误触发。测头控制器控制测头在测量机高速

运动时处于高阻（不灵敏）状态，触发时进入灵敏状态度转换。在手动方式时一般都是以操纵盒的“速度控制键”进行控制状态转换，即低速运动时是测头的灵敏状态。

3.测座控制器根据命令控制测座旋转到指定角度。测座控制器可以用命令或程序控制并驱动自动测座的旋转到指定位置。手动的测座只能由人工手动方式旋转测座。测头（针）更换架可以在程序运行中，自动更换测头（针），避免程序中的人工干预，提高测量效率。

二. 三坐标测量机测头选择

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。

（摘录至爱德华网站）