触发式测头的校正原理，汉测测量提供专业品质测量产品

一、为什么要校正测头

标定测头的主要原因有两个：一是获得测头红宝石球的补偿直径，二是不同针头位置与第一针头位置的关系。

由于被测坐标测量机中的测量针是由被测部分测量宝石球的接触面积、测量头（传感器）的一个接触测量信号，该信号进入计数系统，将在光栅计数器锁存的瞬间发送到计算机，在工作时测量软件将接收到一个X.Y，点的Z坐标。该坐标点可以理解为针宝石球中心的坐标，与针宝石球与工件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，必须通过校准探针来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，需要根据实际情况选择不同的测头位置、长度和形状（星形、柱形和针形）。为了使这些不同的探针位置和不同的探针所测得的元素能够直接计算出来，在计算时需要对它们之间的关系进行测量和转换。因此需要对测头进行校准。

二、测头校正的原理

测头校正主要使用标准球进行。标准球的直径在10mm至50mm之间，其直径和形状误差经过校准(厂家配置的标准球均有校准证书)。测头校正前需要对测头进行定义，根据测量软件要求，选择(输入)测座、测头、加长杆、测针、标准球直径(是标准球校准后的实际直径值)等，有的软件要输人测针到测座中心距离，同时要分别定义能够区别其不同角度、位置或长度的测头编号。手动、操纵杆、自动方式在标准球的最大范围内触测5点以上(一般推荐测7~11点)，点的分布要均匀，如图1所示。

计算机软件通过这些点的宝石球中心坐标x、y、z值，进行球的拟合计算，得出拟合球的球心坐标、直径和形状误差。将拟合球的直径减去标准球的直径，就得出校正后测针宝石球直径即“动态直径”。

当其他不同角度、位置或不同长度的测针按照以上方法校正后，由各拟合球中心点坐标差别，就得出各测头之间的位置关系，由软件生成测头关系矩阵，当我们使用不同角度、位置和长度的测针测量同一个零件不同部位的元素时，测量软件都把它们转换到同一个测头号(通常是1号测头)上，就象一个测头测量的一样。凡是经过在同一标准球上(未更换位置的)校正的测头，都能准确实现这种自动转换。

三、动态直径比静态直径小的原因

在了解测头校正的原理后，我们就很容易解释测针动态直径比静态直径小的原因了。

(1)触发式测头在原理上相当于杠杆结构。触测时，必须使传感器能够触发(相当于开关断开)才能发出信号。由于测针(力臂)有一定的长度，所以在测针的宝石球接触标准球后，还要运行一段距离，才能使传感器触发，测针越长这段距离越大。因此造成触发信号的延迟，使拟合球的直径小于宝石球直径和标准球直径之和。当软件把拟合球的直径减去标准球直径后，我们得到的校正后测针的“动态直径”就比其静态直径小。.

(2)测针在触测过程中，会有稍许变形，加大了信号的延迟，也是造成这种现象的原因之一。

(3)传感器(测头)的触发信号到达计数器，需要的时间是固定的。但是在这段时间内光栅读数的变化率与测量机的触测速度有关。触测速度快时，测针的“动态直径”就小。

四、校正测头要注意的问题

标定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，它还补偿了接触测量的延迟和针头测量的变形，因为测量机使用的针测量软件的球半径修正（将针测量的球中心点坐标转换为接触点坐标）是动态直径，而不是静态直径。校准测头时，应注意以下问题：

（1） 测量座、测量头（传感器）、延长杆、测量针、标准球安装可靠、牢固，无松动、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手印和污渍，保持针和标准球清洁。

（2） 测头校准时的测量速度应与测量时一致，应采用自动测量方法。采用人工校正方法时，应注意测量速度和位置的均匀性。注意观察修正后的针径与修正前相同长度的修正结果是否有较大偏差，修正时的形状误差。如果有明显的变化，查找原因或清洁标准球和针。重复2~3次纠正，观察结果的重复程度。检查测头、针、标准球安装是否牢固，检查仪器工作状态。

（3） 当需要多个测头角度、位置或不同测头长度进行校准时，校准后必须检查校准效果（精度）。方法是：在校准所有定义的测头后，利用测头的功能，依次用所有校正后的测头测量标准球，观察球中心坐标的变化。如果有1~2米的变化，是正常的。如果变化比较大，就要检查底座、测头、延长杆、针和标准球的安装是否牢固，这是造成这种现象的重要原因。

（4） 更换测头（不同的软件方法不同），因为测头的长度是测头自动校准的重要参数。如果输入测头长度误差，会引起测头异常碰撞。如果针头损坏，针头也会损坏。-小心点。

（5） 正确输入标准球径。从校准测头的原理可以看出，标准球直径直接影响针宝石球直径的校准值。虽然这是一个“低概率事件”，但对于初学者来说是可能的。

五、结论

综上所述，触发测头的动态半径小于静态半径是正常的结果，因此测量人员无需为此而烦恼。测头的标定是测量过程中的一个重要环节，学校中心产生的误差将直接加到测量结果中。特别是在使用组合式测头（多测头角度、多测头位置、多测头长度）时，其校准精度尤为重要，必须引起我们的高度重视。当发现问题时，重新检查测头校准的结果会浪费宝贵的时间，并且会增加很多工作。