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《三坐標測量機測頭的校正方法和誤差分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、《浙江科技學院學報》2010年12月發(fā)表三坐標測量機測頭的校正方法和誤差分析喻彩麗（浙江科技學院機械與汽車工程學院杭州310023）摘要：三坐標測量機的測頭是坐標測量機的關鍵部件，主要用來觸測工件表面。為確保測量機的測量精度和測量效率，通過對三坐標測量機測量系統(tǒng)接觸式測頭結構特點的分析，并對測頭校正時所產生的誤差進行了分析探討，提出了測頭直徑有效的校正和使用方法，從而獲得最佳的有效工作長度和測針剛性，提高了測量精度。關鍵詞：三坐標測量機測頭系統(tǒng)誤差分析測頭校正中圖分類號：TG87文獻標識號：A文章編號：Erroranal
2、ysisandthemethodofcompensatingprobeofthreecoordinatemeasurementmachineYuCai-li(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,ZhejiangUniversityofScienceandTechnology,Hangzhou310023,China)Abstract:CMM-probesystemsarekeycomponentsofcoordinatemeasurementmachines,tomeas
3、urethesurfaceoftheworkpiece．Inordertoensuremeasurementaccuracyandmeasurementefficiency.ThroughthestructureoftheCMM-probesystemofisanalyzed.，Thesourceofthecompensatingerrorarediscussed.Thevirtualcompensatingandthemethodofusesareproposed，effectiveworkinglengthandte
4、stpinrigidityImprovedmeasurementaccuracy．Keywords:coordinatemeasurementmachineprobesystemserroranalysisprobecalibration1．引言測頭系統(tǒng)是CMM測量系統(tǒng)的主要組成部分,根據測頭與被測表面的空間位置,可將其分為接觸式與非接觸式兩大類。學校意大利Hexagon旗下DEA的移動橋式坐標測量機帶有TP類觸發(fā)式測量頭。為提高測量系統(tǒng)的精度對測頭系統(tǒng)進行誤差分析和測球半徑補償。測量頭作為測量傳感器，是坐標測量系統(tǒng)中非
5、常重要的[1]部件。三坐標測量機的工作效率、精度與測量頭密切相[2]關，沒有先進的測量頭，就無法發(fā)揮測量機的卓越功能。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圖2-1PT測頭內部結構光學顯微鏡、電視掃描頭及激光掃描頭等。本文討論的重點Fig2-1ThePT-probestructure為觸發(fā)式測頭。2三坐標測量機的接觸式測頭測量原理TP是接觸式結構三維測
6、頭,由測頭體、測桿、導線組成。測頭體內部結構如圖2-1所示，這是一個彈簧結構，彈力大小即測力。由三個小鐵棒分別枕放在兩個球上，在運動位置上形成6點接觸。在接觸工件后產生觸發(fā)信號，并用于停止測頭的運動。在測桿與工件接觸之后，再離開時彈簧把測桿恢復到原始位置。測球恢復位置精度可達到1um。TP是接觸式測頭功能是在測尖接觸表面的瞬間產生一個觸發(fā)信號，因此其內部為一微開關電路。測頭體與測桿內部彈簧結構連結，在復位狀態(tài)（未接觸表面）電路導通。一旦測尖接觸表面，測桿偏離復位狀態(tài)，電路截止，形成一個觸發(fā)信號。在此瞬間可以記錄各個坐標位
7、置，從而實現對工件測量。對CMM測量機影響測量精度的測頭性能參數為：測力、測量速度、測桿長度和測量方向。測頭的測力（和測桿連接彈性元件的預緊力）和測量精度有關，測力越小，精度越低，測力越大，精度越高，測力大小可以調節(jié)。測量速度：測頭的輸出和測量速度也有一定的關系，測速應限定在一定范圍內。對TP測頭測量速度范圍為5～30mm/s，并保持測量速度均勻，以保證測量精度。測桿長度：由于測桿具有重[3]量，測桿增長時，相當于重力增大，從而對測頭精度產生影響。所以，在微米級范圍應使用短測桿，在0.01mm可以使用加長桿。測量方向：測
8、頭雖然可以在周向360度測量，通常，測量方向與測量表面的法線的方向不應超過正負45度。因此，對給定的待測量面型，測尖方向應隨表面曲率變化而變化。3.測球直徑的校正和誤差分析用CMM進行零件測量，理論上，測頭的球半徑應為零，測頭和工件接觸為測頭中心。得到的數據是測頭中心的坐標值，而非測頭與被測件接觸點的坐標值，但實際上
