三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在進(jìn)行測(cè)量工作前要進(jìn)行測(cè)頭校正，這是進(jìn)行測(cè)量前必須要做的一個(gè)非常重要的工作步驟，因?yàn)闇y(cè)頭校正中的誤差將加入到以后的零件測(cè)量中。而在觸發(fā)式測(cè)頭校正后的測(cè)針寶石球直徑要比其名義值小，這使許多操作員感到奇怪，但是要解釋原因，可不是一兩句話能說清楚的。讓我們從校正測(cè)頭的原理說起。
1、為什么要校正測(cè)頭：
校正測(cè)頭主要有兩個(gè)原因：為了得到測(cè)針的紅寶石球的補(bǔ)償直徑和不同測(cè)針位置與第一個(gè)測(cè)針位置之間的關(guān)系。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，是用測(cè)針的寶石球接觸被測(cè)零件的測(cè)量部位，此時(shí)測(cè)頭(傳感器)發(fā)出觸測(cè)信號(hào)，該信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)系統(tǒng)后，將此刻的光柵計(jì)數(shù)器鎖存并送往計(jì)算機(jī)，工作中的測(cè)量軟件就收到一個(gè)由X、Y、Z坐標(biāo)表示的點(diǎn)。這個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)我們可以理解為是測(cè)針寶石球中心的坐標(biāo)，它與我們真正需要的測(cè)針寶石球與工件接觸點(diǎn)相差一個(gè)寶石球半徑。為了準(zhǔn)確計(jì)算出我們所要的接觸點(diǎn)坐標(biāo)，必須通過測(cè)頭校正得到測(cè)針寶石球的半/直徑。
在實(shí)際測(cè)量工作中，零件是不能隨意搬動(dòng)和翻轉(zhuǎn)的，為了便于測(cè)量，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇測(cè)頭位置和長度、形狀不同的測(cè)針(星形、柱形、針形)。為了使這些不同的測(cè)頭位置、不同的測(cè)針?biāo)鶞y(cè)量的元素能夠直接進(jìn)行計(jì)算，要把它們之間的關(guān)系測(cè)量出來，在計(jì)算時(shí)進(jìn)行換算。所以需要進(jìn)行測(cè)頭校正。
2、測(cè)頭校正的原理：
測(cè)頭校正主要使用標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)球的直徑在10mm至50mm之間，其直徑和形狀誤差經(jīng)過校準(zhǔn)(廠家配置的標(biāo)準(zhǔn)球均有校準(zhǔn)證書)。
測(cè)頭校正前需要對(duì)測(cè)頭進(jìn)行定義，根據(jù)測(cè)量軟件要求，選擇(輸入)測(cè)座、測(cè)頭、加長桿、測(cè)針、標(biāo)準(zhǔn)球直徑(是標(biāo)準(zhǔn)球校準(zhǔn)后的實(shí)際直徑值)等(有的軟件要輸入測(cè)針到測(cè)座中心距離)，同時(shí)要分別定義能夠區(qū)別其不同角度、位置或長度的測(cè)頭編號(hào)。
用手動(dòng)、操縱桿、自動(dòng)方式在標(biāo)準(zhǔn)球的最大范圍內(nèi)觸測(cè)5點(diǎn)以上(一般推薦在7～11點(diǎn))，點(diǎn)的分布要均勻。
計(jì)算機(jī)軟件在收到這些點(diǎn)后(寶石球中心坐標(biāo)X、Y、Z值)，進(jìn)行球的擬合計(jì)算，得出擬合球的球心坐標(biāo)、直徑和形狀誤差。將擬合球的直徑減去標(biāo)準(zhǔn)球的直徑，就得出校正后測(cè)針寶石球“直徑”(確切的講應(yīng)該是“校正值”或“校正直徑”)。
當(dāng)其他不同角度、位置或不同長度的測(cè)針按照以上方法校正后，由各擬合球中心點(diǎn)坐標(biāo)差別，就得出各測(cè)頭之間的位置關(guān)系，由軟件生成測(cè)頭關(guān)系矩陣。當(dāng)我們使用不同角度、位置和長度的測(cè)針測(cè)量同一個(gè)零件不同部位的元素時(shí)，測(cè)量軟件都把它們轉(zhuǎn)換到同一個(gè)測(cè)頭號(hào)(通常是1號(hào)測(cè)頭)上，就象一個(gè)測(cè)頭測(cè)量的一樣。凡是在經(jīng)過在同一標(biāo)準(zhǔn)球上(未更換位置的)校正的測(cè)頭，都能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
3、校正值比名義值小的原因：
在了解測(cè)頭校正的原理后，我們就很容易解釋測(cè)針校正值比名義值小的原因了。
a、觸發(fā)式測(cè)頭在原理上相當(dāng)于是杠桿結(jié)構(gòu)。觸測(cè)時(shí)，必須使傳感器能夠觸發(fā)(相當(dāng)于開關(guān)斷開)才能發(fā)出信號(hào)。由于測(cè)針(力臂)有一定的長度，所以在測(cè)針的寶石球接觸標(biāo)準(zhǔn)球后，還要運(yùn)行一段距離，才能使傳感器觸發(fā)，測(cè)針越長這段距離越大。因此造成觸發(fā)信號(hào)的延遲，使擬合球的直徑小于寶石球直徑和標(biāo)準(zhǔn)球直徑之和。當(dāng)軟件把擬合球的直徑減去標(biāo)準(zhǔn)球直徑(已輸入)后，我們得到的校正后測(cè)針的“校正直徑”就比其名義值小。
b、測(cè)針在觸測(cè)過程中，會(huì)有稍許變形，加大了信號(hào)的延遲，也是造成這種現(xiàn)象的原因之一。
c、傳感器(測(cè)頭)的觸發(fā)信號(hào)到達(dá)計(jì)數(shù)器，需要的時(shí)間是固定的。但是在這段時(shí)間內(nèi)光柵讀數(shù)的變化率，與測(cè)量機(jī)的觸測(cè)速度有關(guān)。觸測(cè)速度快時(shí)，測(cè)針的“校正直徑”就小。
4、校正測(cè)頭要注意的問題：
測(cè)針校正后的“校正直徑”小于名義值，不會(huì)影響測(cè)量機(jī)的測(cè)量精度。相反，還會(huì)對(duì)觸測(cè)的延時(shí)和測(cè)針的變形起到補(bǔ)償?shù)淖饔茫驗(yàn)槲覀冊(cè)跍y(cè)量機(jī)測(cè)量過程中測(cè)量軟件對(duì)測(cè)針寶石球半徑的修正(把測(cè)針寶石球中心點(diǎn)的坐標(biāo)換算到觸測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo))，使用的是“校正直徑”而不是名義直徑。
在進(jìn)行測(cè)頭校正時(shí)，應(yīng)該注意以下問題：
1)、測(cè)座、測(cè)頭(傳感器)、加長桿、測(cè)針、標(biāo)準(zhǔn)球要安裝可靠、牢固，不能松動(dòng)，有間隙。檢查了安裝的測(cè)針、標(biāo)準(zhǔn)球是否牢固后，要擦拭測(cè)針和標(biāo)準(zhǔn)球上的手印和污漬，保持測(cè)針和標(biāo)準(zhǔn)球清潔。
2)、校正測(cè)頭時(shí)，測(cè)量速度應(yīng)與測(cè)量時(shí)的速度一致。注意觀察校正后測(cè)針的直徑(是否與以前同樣長度時(shí)的校正結(jié)果有大偏差)和校正時(shí)的形狀誤差。如果有很大變化，則要查找原因或清潔標(biāo)準(zhǔn)球和測(cè)針。重復(fù)進(jìn)行2至3次校正，觀察其結(jié)果的重復(fù)程度。檢查了測(cè)頭、測(cè)針、標(biāo)準(zhǔn)球是否安裝牢固，同時(shí)也檢查了機(jī)器的工作狀態(tài)。
3)、當(dāng)需要進(jìn)行多個(gè)測(cè)頭角度、位置或不同測(cè)針長度的測(cè)頭校正時(shí)，校正后一定要檢查校正效果(準(zhǔn)確性)。方法是：全部定義的測(cè)頭校正后，使用測(cè)球功能，用校正后的全部測(cè)頭依次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球，觀察球心坐標(biāo)的變化，如果有1至3個(gè)微米變化，是正常的。如果變化比較大，則要檢查測(cè)座、測(cè)頭、加長桿、測(cè)針、標(biāo)準(zhǔn)球的安裝是否有牢固，這是造成這種現(xiàn)象的重要原因。
4)、更換測(cè)(不同的軟件方法不同)，因?yàn)闇y(cè)針長度是測(cè)頭自動(dòng)校正的重要參數(shù)，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)造成測(cè)針的非正常碰撞，輕者碰壞測(cè)針，重則造成測(cè)頭損壞。一定要注意。
5)、正確輸入標(biāo)準(zhǔn)球直徑。從以上所述的校正測(cè)頭的原理中可以得知，標(biāo)準(zhǔn)球直徑值直接影響測(cè)針寶石球直徑的校正值。雖然這是一個(gè)“小概率事件”，但是對(duì)初學(xué)者來說，這是可能發(fā)生的。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)頭校正是測(cè)量過程中的重要環(huán)節(jié)，在校正中產(chǎn)生的誤差將加入到測(cè)量結(jié)果中，尤其是使用組合測(cè)頭(多測(cè)頭角度、位置和測(cè)針長度)時(shí)，校正的準(zhǔn)確性特別重要。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題再重新檢查測(cè)頭校正的效果，會(huì)浪費(fèi)寶貴的時(shí)間和增加大量的工作量。
