測頭是CMM非常重要的部件,可以這樣說,測頭的發(fā)展先進程度就標志著CMM的發(fā)展先進程度.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、機器視覺等.*初人們使用CMM時,由操作人員移動坐標軸,所用的測頭是剛性的,當剛性測頭以一定的接觸力接觸到被測表面時,人為記錄下各坐標軸的坐標值.這種初期的 CMM不可能具有自動檢測的能力,使用范圍受到了極大的限制.但是由于它具有了三坐標的雛形,在使用測頭鉆孔的位置時也相當有效.
CMM能被廣泛地應用,其主要的一個原因是發(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,即當探針接觸被測表面并有一定的微笑位移時,測頭就發(fā)出一電信號,利用此信號可以立即鎖定當前坐標軸的位置,從而自動記錄坐標值.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,雷尼紹公司的生產的CMM測頭現(xiàn)已成為行業(yè)標準配置,廣泛地用于各大生產廠家的CMM上.
常見的測頭再運動學上,探針處于由三個圓柱棒6個球組成的6個觸點**確定的位置上,用一個輕型的有參緊力的彈簧維持這一位置.6個 觸點圖中的方式依次連接,并接一個恒定電流電源.當探針接觸被測表面,并產生微小位移時,6個觸點中將有一個或一個以上的觸點斷開,從而使回路中的電阻迅速增大.當回路中的電阻增大到一定數(shù)值時,兩端超過一定數(shù)值的電壓將將起到開關電路發(fā)出信號,利用此信號就可以讀取當前的測量位置數(shù)據(jù).這種測頭的特點是具有三維特性,即X,Y,Z三個方向的移動接觸均能引起觸發(fā).因此,可以從不同的方向接觸被測表面,而不會影響測量結果.
在觸發(fā)式測頭進行測量的過程中,探針必須偏移一個固定的數(shù)量才會觸發(fā)開關,因此,測量結果中要對這段偏移進行補償.探針接觸被測表面后,為了避免移動過量而折段,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值作為點的輸入數(shù)據(jù).因此,在測量時必須用恰當?shù)姆椒ㄍ茢鄿y頭端部球與被測零件的觸點位置.在非CAD指導的檢測系統(tǒng)中,通常在觸點附近作三點測量,從而近似地找出通過該三點的平面法線,這不僅要耗費很多時間,從而測量精度也比較低.在CAD指導的檢測系統(tǒng)中可以根據(jù)被測工件的CAD模型直接計算出被測點法向,讓測頭從法向接觸被測點,這樣就比較容易判斷觸點的位置.
探針的作用是為紅寶石球提供一個固定的支撐,當探針接觸被測表面時,探針的微笑移動可觸發(fā)開關,從而發(fā)出信號.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,建議在實際測量時遵循以下兩條原則:
盡量使用長度短的和剛性好的探針.測量時探針的彎曲越大,偏移越大,測量的重復精度就越低.
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,是坐標測量系統(tǒng)中非常重要的部件.三坐標測量機的工作效率、精度與測量頭密切相關,沒有先進的測量頭,就無法發(fā)揮測量機的**功能.坐標測量機的發(fā)展促進了新型測頭的研制,新型測頭的開發(fā)又進一步擴大了測量機的應用范圍.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顯微鏡、電視掃描頭及激光掃描頭等.本文討論的重點為觸發(fā)式測頭.
機械接觸式測頭
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,只是一個純機械式接觸頭.機械接觸式測頭主要用于手動測量.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,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,每測量一個點時,測頭傳感部分總有一個"接觸—偏轉—發(fā)訊—回復"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.這種測頭不但可用于瞄準(即過零發(fā)訊),還可用于測微(即測出給定坐標值的偏差值).因此按其功能,電氣接觸式測頭又可分為作瞄準用的開關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.
公安機關備案號：
