触发式测头的校正原理及如何保障测量精度

第一，为什么要校准探头？

校准探头主要有两个原因:一是为了获得探头红宝石球的补偿直径，二是不同针位与第一针位的关系。

当被测坐标测量机中的测量针通过被测零件和来自测量头(传感器)的接触测量信号来测量宝石球的接触面积时，该信号进入计数系统，并且将在光栅计数器被锁定的时刻被发送到计算机。工作时，测量软件将接收该点的X.Y. Z坐标。该坐标点可以理解为宝石球中心的坐标，其与宝石球和工件之间的接触点相差一个宝石球半径。为了计算我们想要的精确接触坐标，我们必须校准探针以获得探针宝石球的一半/直径。

在实际测量工程中，零件不能随意移动和翻转。为了便于测量，应根据实际情况选择不同的探头位置、长度和形状(星形、圆柱形和针形)。为了直接计算这些不同探头位置和不同探头测量的元素，计算时需要测量和转换它们之间的关系。因此，有必要对探头进行校准。

二、探头校准的原理

探头校准主要通过使用标准球来进行。标准球的直径在10mm-50mm之间，并对其直径和形状误差进行校准(厂家配置的标准球均有校准证书)。在探头校准之前，有必要定义探头。根据测量软件的要求，选择(输入)探头底座、探头、加长杆、探头、标准球直径(校准后标准球的实际直径值)等。有些软件需要输入探头与探头底座中心的距离，同时定义可以区分不同角度、位置或长度的探头编号。手动、操纵杆、自动方式在标准球最大范围内触摸测量5个以上的点(一般推荐7~11个点)，点的分布要均匀。

探针测量点

计算机通过宝石球在这些点上的中心坐标X、Y和Z来计算配合球的中心坐标、直径和形状误差。用标准球的直径减去配合球的直径，得到测针宝石球的修正直径，作为“动态直径”。

当按照上述方法校正其他不同角度、位置或长度的探头时，通过每个拟合球体中心点的坐标差就可以得到探头之间的位置关系，并通过软件生成探头关系矩阵。当我们使用不同角度、位置和长度的探针测量同一零件不同部位的元素时，测量软件会将其转换为同一探针(通常为1号探针)，就像一个探针测量一样。所有在同一个标准球(无替换位置)上校准过的探头都可以准确实现这种自动转换。

三、动态直径小于静态直径的原因

了解了探头标定的原理，我们就很容易解释为什么探头的动态直径小于静态直径了。

(1)触发探头在原理上相当于杠杆结构。触摸时，传感器必须被触发(相当于关闭开关)才能发送信号。因为探头(力臂)是有一定长度的，在探头的宝石球接触到标准球后，仍然要运行一段距离，才能触发传感器。探针越长，距离就越大。因此，触发信号被延迟，并且装配球的直径小于宝石球的直径和标准球的直径之和。当软件从标准球的直径中减去拟合球的直径时，校正后的探针的“动态直径”小于其静态直径。。

(2)在触摸测量的过程中，探头会有轻微的变形，会增加信号延迟，这也是造成这种现象的原因之一。

(3)传感器(探头)的触发信号到达计数器需要固定的时间。但在此期间，光栅读数的变化率与测量机的触摸速度有关。当触摸速度快时，探头的“动态直径”小。

四、校准探头应注意的问题

校准后的动态直径小于静态直径，不会影响测量机的测量精度。相反还补偿了接触测量的延迟和测针的变形，因为测量机使用的测针软件的球半径修正(将测针测得的球心点坐标转换为接触点坐标)是动态直径，不是静态直径。校准探头时，请注意以下问题:

(1)测量底座、测头(传感器)、伸缩杆、测针和标准球安装可靠、牢固，无松动和间隙。检查安装好的针和标准球是否牢固后，擦拭针和标准球上的指纹和污渍，保持针和标准球的清洁。

(2)探头标定的测量速度应与测量速度一致，应采用自动测量方法。采用人工校正法时，应注意测量速度和位置的一致性。观察修正前相同长度的针直径与修正结果是否有较大偏差，修正时的形状误差。如有明显变化，查明原因或清洗标准球和针。重复校正2~3次，观察结果的重复程度。检查探针、针头和标准球是否安装牢固，并检查仪器的工作状态。

(3)当需要多种探头角度、位置或不同探头长度进行校准时，校准后必须检查校准效果(精度)。方法是:将所有定义好的探头校准后，利用探头的功能，用所有校准过的探头依次测量标准球，观察球中心坐标的变化。如果有1~2米的变化，是正常的。如果变化较大，就要检查底座、探头、延长杆、针头、标准球的安装是否牢固，这是造成这种现象的重要原因。

(4)更换探头(不同的软件方法不同)，因为探头的长度是探头自动校准的重要参数。如果输入的探针长度错误，将会导致探针的异常碰撞。如果针头损坏，针头也会损坏。-小心点。

(5)正确输入标准球直径。从标定探头的原理可以看出，标准球的直径直接影响宝石球直径的标定值。虽然这是一个“小概率事件”，但对于新手来说是有可能的。

5结论

综上所述，触发探头动态半径小于静态半径是正常结果，勘测人员无需担心。探头的标定是测量过程中的重要环节，校中心产生的误差会直接加到测量结果中。尤其是使用组合探头(多探头角度、多探头位置、多探头长度)时，其标定精度尤为重要，必须引起我们的高度重视。当发现问题时，重新检查探头的校准结果会浪费宝贵的时间并增加大量工作。