觸（chù）發式測頭結構分析

測頭是三坐標測量機的重要（yào）部分，一般的測頭是由一個杆和紅寶石球（qiú）組成，主要用來測（cè）量工作表麵，通過測端（duān）的機械位置移動，觸發信（xìn）號並采集（jí）一個測量數據。可見（jiàn）測頭的性（xìng）能直接影（yǐng）響測量（liàng）精度和測（cè）量效率。觸（chù）發式測頭結（jié）構簡單、成本低，可用於高速測量，所以（yǐ）廣泛（fàn）應用於現代三坐標測量（liàng）機中。但由於其精度稍低，而且不能以接觸狀態停留在工件表麵，因而隻能對工件表麵作離散的（de）逐點測（cè）量，不能作連續的掃（sǎo）描測量（liàng）。

常用觸發式測頭內部結（jié）構如圖1所（suǒ）示。測（cè）杆安（ān）裝在三角架上（shàng），而三角架的三（sān）條（tiáo）圓柱腿（tuǐ）定位於（yú）三對觸點上，當測杆沒有受到測量力時，三角架的三條圓柱腿與三對觸點均保（bǎo）持接觸；當測杆的球狀端部與工件接觸（chù）時，不論受到X、Y、Z哪個方向的接觸力，至少會引起一個（gè）圓柱腿（tuǐ）與觸點脫離接觸，從而引起電路的斷開，產生階躍信號，通過采樣電路，將沿三個（gè）軸方向的坐標數據（jù）存（cún）儲處理。同時一個與測杆同軸的彈簧提供預載，以測頭凸角存在的（de）原（yuán）因是觸發式測頭的三點設計原則，當作用給測端一個特定方（fāng）向的力（lì）時，可能會產生繞一個或兩個接（jiē）觸點的旋轉，導致（zhì）所需確保圓柱（zhù）腿與觸點的接觸及複位。因此這種測頭具有信號觸發的開關機構、測（cè）頭（tóu）再定位機構和超行（háng）程保護機構。

三坐標測量機進（jìn）行測量時，測頭測端與被測零件接觸至測頭觸發之（zhī）間（jiān）的（de）過程為“預行程”。預行程的存在並（bìng）非是誤差源（yuán），因為在測頭認證過（guò）程中，生產廠家已使用一個已知半徑的標準球來確定一（yī）個合理的測針半徑來消（xiāo）除平均預行程的影響。

觸發力的不同，即產生預行程變化，如圖2所示。圖（tú）中可以（yǐ）明顯看到三個凸角，反映了預（yù）行程的變化量接近17um。這（zhè）種變化模式（shì）顯示了測頭結構的（de）三次（cì）對（duì）稱性（xìng）。這種凸角大幅降低了三坐標測（cè）量機執行高精度測（cè）量的能力，例如圓度及（jí）圓（yuán）柱度的測（cè）量。