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三坐标测量机 / CMM

测头的选型
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有关测头的选型

 

 

测头在整个测量机的应用当中发挥着重要作用,因此进行测头的正确选购,通常和进行坐标测量机的选购一样重要。测头分为接触式和非接触式,在目前测量机的应用当中,绝大多数采用接触式测头,接触式测头分为触发测头和扫描测头。

 

触发测头与扫描测头的区别

类型

用途

特点

触发测头

用来探测孔位或已知几何等形状的物体

1、 测量速度快,测头体积小易于接近零件;

2、 灵活多用——适合多种应用、不同的材料和表面特性;

3、 能够检测工件的多项特性;

4、 相对来说,购买及维修成本较低。

扫描测头

用于轮廓或外形的检测

1、 能高速的采集数据;

2、 能够高密度采点,用采集的点数据来精确的描述形状、轮廓;

3、 特别适用于对形状、轮廓有严格要求的零件。

4、 测量更为精确、重复性更好。

 

1. 选用触发测头的场合

当零件所被关注的是尺寸(如小的螺纹底孔)、间距或位置,而并不强调其形状误差(如定位销孔),或你确信你所用的加工设备有能力加工出形状足够好的零件,而注意力主要放在尺寸和位置精度时,接触式触发测量是合适的,特别是对于离散点的测量。

触发式测头测尺寸、间距或位置比扫描测头快,触发测头体积较小,当测量空间狭窄时测头易于接近零件。

一般来讲触发式测头使用及维修成本较低;在机械工业中有大量的几何量测量,所关注的仅是零件的尺寸及位置,所以目前市场上的大部分测量机,特别是中等精度测量机,仍然使用接触式触发测头。

 

2. 选用扫描测头的场合

应用于有形状要求的零件和轮廓的测量:扫描方式测量的主要优点在于能高速的采集数据,这些数据不仅可以用来确定零件的尺寸及位置,更重要的是能用众多的点来精确的描述形状、轮廓,这特别适用于对形状、轮廓有严格要求的零件,该零件形状直接影响零件的性能(如叶片、椭圆活塞等);也适用于你不能确信你所用的加工设备能加工出形状足够好的零件,而形状误差成为主要问题时的情况。

同时,扫描测头可以直接判断接触点的法矢,对于要求严格定位、定向测量的场合,扫描测头对离散点的测量也具有优势。

对于未知曲面的扫描,亦即称为数字化的场合下,扫描测头显示出了它的独特优势:因为数字化工作方式时,需要大量的点,触发式测头的采点方式显得太慢;由于是未知曲面,测量机运动的控制方式亦不一样,即在探索方式下工作;测量机根据巳运动的轨迹来计算下一步运动的轨迹、计算采点密度等。

 

3. 使用接触式测头和非接触式测头的场合

非接触测头的特点:非接触测头没有测量力,适于柔软物体;非接触式测头取样率高,在50 /秒到23000 /秒之间,适于表面形状复杂,精度要求不特别高的未知曲面,例如汽车、家电的木模、泥模等。但非接触测头由于受物体表面特性(颜色、光度、粗糙度、形状等)的影响较大,目前在大多数情况下,示值误差比接触式测头要大,保持在10 微米级以上。同时,非接触测头的价格一般较贵。

选用非接触式测头的原则是:

在可以应用接触式测头的情况下,慎选非接触式测头;在只测尺寸、位置要素的情况下尽量选接触式触发测头;考虑成本又能满足要求的情况下,尽量选接触式触发测头;易变形零件、精度不高零件、要求超大量数据零件的测量,可以考虑采用非接触式测头;要考虑软件、附加硬件(如测头控制器、电缆)的配套。

 

4. 非接触测头的优势及劣势

优势:

a、适于形状及轮廓测量;

b、高的采点率;

c、高密度采点保证了良好的重复性、再现性;

d、更高级的数据处理能力。

劣势:

a、比触发测头复杂;

b、对离散点的测量较触发测头为慢;

c、高速扫描时由于加速度而引起的动态误差很大,不可忽略,必须加以补偿;

 

5.触发式测头优势及劣势

优势:

a适于空间箱体类工件及巳知表面的测量;

b、通用性强;

c有多种不同类型的触发测头及附件供采用;

d采购及运行成本低;

e应用简单;

f适用于尺寸测量及在线应用;

g坚固耐用;

h体积小,易于在窄小空间应用

i由于测点时测量机处于匀速直线低速状态,测量机的动态性能对测量精度影响较小。

劣势:测量取点率低。