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三坐标测量机的测头系统

2012-07-06 09:52:36 点击: 来自:

    三坐标测量机的测量系统由标尺系统和测头系统构成,它们是三坐标,三坐标测量仪的关键组成部分,决定着CMM测量度的高低。
  

      以为为您介绍一下测头系统:
     一、测头: 三坐标测量机是用测头来拾取信号的,因而测头的性能直接影响测量度和测量率,没有先进的测头就无法充分发挥测量机的功能。在三坐标测量机上使用的测头,按结构原理可分为机械式、光学式和电气式等;而按测量方法又可分为接触式和非接触式两类。
       1.机械接触式测头:机械接触式测头为刚性测头,根据其触测部位的形状,可以分为圆锥形测头、圆柱形测头、球形测头、半圆形测头、点测头、V型块测头等。这类测头的形状简单,制造容易,但是测量力的大小取决于操作者的经验和技能,因此测量度差、率低。目前除少数手动测量机还采用此种测头外,大多数测量机已不再使用这类测头。
       (a) 圆锥形测头  (b) 圆柱形测头  (c) 球形测头  (d) 半圆形测头  (e) 点测头  (f) V型块测头
     2.电气接触式测头电气接触式测头目前已为大部分坐标测量机所采用,按其工作原理可分为动态测头和静态测头。
    (1)动态测头:测杆安装在芯体上,而芯体则通过三个沿圆周1200分布的钢球安放在三对触点上,当测杆没有受到测量力时,芯体上的钢球与三对触点均保持接触,当测杆的球状部与工件接触时,不论受到X、Y、Z哪个方向的接触力,至少会引起一个钢球与触点脱离接触,从而引起电路的断开,产生阶跃信号,直接或通过计算机控制采样电路,将沿三个轴方向的坐标数据送至存储器,供数据处理用。
    测头是在触测工件表面的运动过程中,瞬间进行测量采样的,故称动态测头,也称触发式测头。动态测头结构简单、成本低,可用于高速测量,但度稍低,而且动态测头不能以接触状态停留在工件表面,因而只能对工件表面作离散的逐点测量,不能作连续的扫描测量。
    (2)静态测头:静态测头除具备触发式测头的触发采样功能外,还相当于一台超小型
三坐标,三坐标测量仪。测头中有三维几何量传感器,在测头与工件表面接触时,在X、Y、Z三个方向均有相应的位移量输出,从而驱动伺服系统进行自动调整,使测头停在规定的位移量上,在测头接近静止的状态下采集三维坐标数据,故称为静态测头。静态测头沿工件表面移动时,可始终保持接触状态,进行扫描测量,因而也称为扫描测头。其主要特点是度高,可以作连续扫描,但制造技术难度大,采样速度慢,价格昂贵,适合于高度测量机使用。
    (3)光学测头:在多数情况下,光学测头与被测物体没有机械接触,这种非接触式测量具有一些突出点,主要体现在:
    1)由于不存在测量力,因而适合于测量各种软的和薄的工件;2)由于是非接触测量,可以对工件表面进行快速扫描测量;
    3)多数光学测头具有比较大的量程,这是一般接触式测头难以达到的;
    4)可以探测工件上一般机械测头难以探测到的部位。近年来,光学测头发展较快,目前在坐标测量机上应用的光学测头的种类也较多,如三角法测头、激光聚集测头、光纤测头、体视式三维测头、接触式光栅测头等。下面简要介绍一下三角法测头的工作原理。
    (4)激光扫描测头;激光测量探头一般是以三角法测量原理为主
    (二)测头附件:为了扩大测头功能、提高测量率以及探测各种零件的不同部位,常需为测头配置各种附件,如测、探针、连接器、测头回转附件等。
    1.测: 对于接触式测头,测是与被测工件表面直接接触的部分。对于不同形状的表面需要采用不同的测。(http://www.cmm-yosoar.com/content/?254.html

    2.探针:探针是指可更换的测杆。在有些情况下,为了便于测量,需选用不同的探针。探针对测量能力和测量度有较大影响,在选用时应注意:
    1)在满足测量要求的前提下,探针应尽量短;
    2)探针直径小于测直径,在不发生干涉条件下,应尽量选大直径探针;
    3)在需要长探针时,可选用硬质合金探针,以提高刚度。若需要特别长的探针,可选用质量较轻的陶瓷探针。
    3.连接器:为了将探针连接到测头上、测头连接到回转体上或测量机主轴上,需采用各种连接器。常用的有星形探针连接器、连接轴、星形测头座等。
    4.回转附件:对于有些工件表面的检测,比如一些倾斜表面、整体叶轮叶片表面等,仅用与工作台垂直的探针探测将无法完成要求的测量,这时就需要借助一定的回转附件,使探针或整个测头回转一定角度再进行测量,从而扩大测头的功能。
常用的回转附件测头回转体。它可以绕水平轴A和垂直轴B回转,在它的回转机构中有密的分度机构,其分度原理类似于多齿分度盘。在静盘中有48根沿圆周均匀分布的圆柱,而在动盘中有与之相应的48个钢球,从而可实现以7.5o为步距的转位。它绕垂直轴的转动范围为360o,共48个位置,绕水平轴的转动范围为0o~105o,共15个位置。由于在绕水平轴转角为0o(即测头垂直向下)时,绕垂直轴转动不改变测位置,这样测在空间一共可有48×14+1=673个位置。能使测头改变姿态以扩展从各个方向接近工件的能力。

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