《实用坐标测量技术》2007版-第五章.pdf

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1、第五章探测系统●●●●●●●●●●●探测光光选如探目探接测测头学学择何测前测触头系参测测测选系常系式的统数头头头择统用统触分有对存分的适的的主发类何精在类几用常探要测最度的及点的见测组头新的特原考探组系成的发影殊理虑测合统部基展响问系分本题统及原配其理置特性第五章三坐标测量机软件·69探测系统是由测头及其附件组成的系统，测头是测量机探测时发送信号的装置，它可以输出2.接触式触发测头的基本原理开关信号，亦可以输出与探针偏转角度成正比的比例信号，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低很大程度决定了测量机的测量重复性及2.1.接触式触发测头的基本结构精度；不同零件需要选择不同功能的测头进行测量

2、，由于测头是探测系统的主体，所以本章对于测头的讨论，许多地方实际是指探测系统。1.测头的分类图5.1触发测头基本结构1.1.触发测头与扫描测头2.2.触发测头工作时的基本动作触发测头(TriggerProbe)：又称为开关测头，测头的主要任务是探测零件并发出锁存信号，实左图所示为测头处于回位时的锁存被测表面坐标点的三维坐标值。状态。探针接触被测物体与物体接触的力通过测头内部的弹触发测头一般发出的为跳变的方波电信号，簧力平衡，探针产生弯曲；探利用电信号的前缘跳变作为锁存信号，由于前缘针绕测头内部支点转动，造成信号很陡，一般在微秒级，因此保证了锁存坐标一个或两个接点断开，在断开值的实时性。图5

3、.2触发测头前测头发出触发信号；然后机扫描测头(ScanningProbe)：又称为比例测头回位状态器回退，测头复位。或模拟测头，此类测头不仅能作触发测头使用，更重要的是能输出与探针的偏转成比例的信号(模2.3.触发测头工作时的电气原理拟电压或数字信号)，由计算机同时读入探针偏转及测量机的三维坐标信号(作触发测头时则锁存探触发测头通过触点形成电气回路；当测头与测表面坐标点的三维坐标值)，以保证实时的得到零件接触时测力增加、接触面积减小、电阻增加,被探测点的三维坐标，由于取点时没有测量机的当电阻到达阈值时，测头发出触发信号。机械往复运动，因此采点率大大提高，扫描测头用于离散点测量时，由于探针

4、的三维运动可以确定该点所在表面的法矢方向，因此更适于曲面的测量。1.2.接触式测头与非接触式测头接触式测头(ContactProbe)：需与待测表面发生实体接触的探测系统。非接触式测头(Non-ContactProbe)：不需与待测表面发生实体接触的探测系统；例如光学探测系统。图5.3触发测头触点放大图70·实用坐标测量技术电阻应用：三维箱体类零件的检测集成测头的手动分度式测座集成测头的手动分度式测座测头在自然位置时探针触点受的力特征：两个自由度的集成测头和测座系统，触发阀允许以设定的可重复分度在空间内手动定位其内置的测头，提高了手动和机动测量机的灵活性。产生的触发信号内触点受的力触发测头

5、电阻－探针内触点受力图应用：三维箱体类零件的检测图5.4触发测头电阻-内触点受力图自动可分度测座接触式触发测头的重要性能要素：重复性、特征：两个自由度的测座，可在空间内以良预行程的变化(各向同性评价：例如三角形效应)、好的重复性自动定位测头，能够自动更换测量传反向误差。感器，旋转后不需重新校准测头，因此针对工件重复性：表示测头每次在同一点触发的性的表面可以选择最适合的角度测量。能；一般重复性试验曲线为正态分布，取95%的应用：多表面箱体类零件的检测3.2.测头点到点触发测头95%特征：应用广泛的触发式电子测头，可完成快速和重复性的测量任务。使用寿命长，精确，便于使用，成本相对较低，测量空间

6、局限性小。应用：适于三维箱体类工件的测量2s1s01s2s可更换扫描测头图5.5重复性实验曲线特征：高精度快速扫描测头，通过获取大量的数据点，完成对箱体类零件和轮廓曲面的可靠预行程：从探针接触零件到测头发出测头信测量。号这段时间，反映在针头处探针的变形量，由于测头的结构原因，预行程与探测方向、探针长度可安装于分度式测座，并可与其他测头进行有关。互换。反向误差：由于改变了探测方向而产生的误应用：用于几何元素、复杂形状和轮廓的测差；最大的反向误差产生在XY平面内的相反方量，对诸如尺寸、位置和形状等几何特征进行完向探测时，当探测力加大或探针加长时反向误差整的描述。正比加大。通过使用测头的三点静定

7、结构可减小3.3.固定式扫描测头反向误差。固定式扫描测头特征：极高精度的扫描测座，可向测量机发3.探测系统主要组成部分及其特性送连续的数据信息。被安装于测量机Z轴上，并可配置较长的加长杆以完成较深特征元素的测量3.1.分度测座工作。集成测头的手动旋转测座应用：检测精度高，广泛用于检测形状误差、特征：基本型，经济实用的集成式测头和测复杂几何形状和轮廓外形，包括尺寸、位置和形座系统，可以手动定位内置测头的方位，从而在状。空间