測頭是測量機觸測被測零件的發(fā)訊開(kāi)關(guān),它是坐標測量機的關(guān)鍵部件,需要的測量精度的高低決定了測量機測頭精度的高低,另外,不同的零件要求選擇不同功能的測頭進(jìn)行測量。測頭可分為接觸式測頭和非接觸式測頭(激光等類(lèi)型)。
目前主要用接觸式測頭,接觸式測頭又可分為開(kāi)關(guān)式(觸發(fā)式或動(dòng)態(tài)發(fā)訊式)與掃描式(比例式或靜態(tài)發(fā)訊式)兩大類(lèi)。
開(kāi)關(guān)測頭的實(shí)質(zhì)是零位發(fā)訊開(kāi)關(guān),以TP6(RENISHAW)為例,它相當于三對觸點(diǎn)串聯(lián)在電路中,當測頭產(chǎn)生任一方向的位移時(shí),均使任一觸點(diǎn)離開(kāi),電路斷開(kāi)即可發(fā)訊計數。開(kāi)關(guān)式結構簡(jiǎn)單,壽命長(cháng)(106-107)、具有較好的測量重復性(0.35-0.28um),而且成本低廉,測量迅速,因而得到較為廣泛的應用。
掃描式測頭實(shí)質(zhì)上相當于X、Y、Z個(gè)方向皆為差動(dòng)電感測微儀,X、Y、Z三個(gè)方向的運動(dòng)是靠三個(gè)方向的平行片簧支撐,是無(wú)間隙轉動(dòng),測頭的偏移量由線(xiàn)性電感器測出。掃描式測頭主要用來(lái)對復雜的曲線(xiàn)曲面實(shí)現測量。
非接觸測頭主要分為激光掃描測頭和視頻測頭兩種。
激光掃描測頭主要用于實(shí)現較軟材料或一些特征表面進(jìn)行非接觸測量。測頭在距離檢測工件一定距離(比如50mm),在其聚焦點(diǎn)15mm范圍內進(jìn)行測量,采點(diǎn)速率在200點(diǎn)/秒以上。通過(guò)對大量采集數據的平均處理功能而獲得較高的精度。
視頻測頭進(jìn)一步提高了測量機的應用,使得許多過(guò)去采用非接觸測量無(wú)法完成的任務(wù)得以完成。一些諸如印刷線(xiàn)路板、觸發(fā)器、墊片或直徑小于0.1mm的孔可采用視頻測頭進(jìn)行測量。操作者可將檢測工件表面放大50倍以上,采用標準的或可變換的鏡頭實(shí)現對細小工件的測量。
以下就如何進(jìn)行觸發(fā)和掃描測頭提出建議:
什么時(shí)侯用觸發(fā)式測頭?
1:零件所被關(guān)注的是尺寸(如小的螺紋底孔)、間距或位置,而并不強調其形狀誤差(如定位銷(xiāo)孔);
2:或你確信你所用的加工設備有能加工出形狀足夠好的零件,而注意力主要放在尺寸和位置精度時(shí),接觸式觸發(fā)測量是合適的,特別是由于對離散點(diǎn)的測量;
3:觸發(fā)式測頭比掃描測頭快,觸發(fā)測頭體積較小當測量空間狹窄時(shí)測頭易于接近零件;
4:一般來(lái)講觸發(fā)式測頭使用及維修成本較低;
在機械工業(yè)中有大量的幾何量測量,所關(guān)注的僅是零件的尺寸及位置,所以目前市場(chǎng)上的大部分測量機,特別是中等精度測量機,仍然使用接觸式觸發(fā)測頭。
應用于有形狀要求的零件和輪廓的測量:掃描方式測量的主要優(yōu)點(diǎn)在于能高速的采集數據,這些數據不僅可以用來(lái)確定零件的尺寸及位置,更重要的是能用眾多的點(diǎn)來(lái)準確的描述形狀、輪廓,這特別適用于對形狀、輪廓有嚴格要求的零件,該零件形狀直接影響零件的性能(如葉片、橢圓活塞等);
也適用于你不能確信你所用的加工設備能加工出形狀足夠好的零件。
測頭選擇基本原則:
如果只測尺寸和位置要素的情況下,接觸式觸發(fā)測頭;
對形狀和輪廓精度要求較高的情況下,選用掃描式測頭;
易變性零件、精度要求不高零件,可選用非接觸式測頭;
如果考慮成本因素,可選擇接觸式觸發(fā)測頭;
考慮掃描測頭和觸發(fā)測頭均需要使用,需選用通用測頭座;
1、觸發(fā)式測頭的優(yōu)勢和適用場(chǎng)合
觸發(fā)式測頭通用性強,體積小,應用簡(jiǎn)單,采購及運行成本低,適用于空間箱體類(lèi)工件及已知表面的測量,
觸發(fā)式測頭特別適用于離散點(diǎn)的測量,當零件被關(guān)注的是尺寸間距或位置,而并不強調其形狀誤差,測量精力主要放在尺寸和位置精度時(shí),觸發(fā)式測頭是選擇。
2、掃描式測頭的優(yōu)勢和適用場(chǎng)合
掃描式測頭(如SP25、SP80)采點(diǎn)率高,高密度的采點(diǎn)仍舊保證良好的重復性和再現性。掃描測頭適用于形狀及輪廓有嚴格要求的零件(如葉片)。
對于未知曲面的掃描,掃描測頭顯示出了它的*優(yōu)勢:因為數字化工作方式,需要大量的點(diǎn),觸發(fā)式測頭的采點(diǎn)方式顯得太慢。如果是未知曲面,測量機根據已運動(dòng)的軌跡來(lái)計算下一步運動(dòng)的軌跡,并可根據曲率變化來(lái)計算采點(diǎn)密度等。