测头技术的演变

2020-05-06

  本文从历史的角度考察了精密探头技术的发展,分析了触发式扫描探头和非接触式光学探头的特点和应用,给出了最新的探头实例,并比较了市场上几种现有探头的性能,最后介绍了精密探头技术的发展趋势。高精度、高性能、高集成度的多功能扫描以及非接触式探头的发展是精密探头的发展方向。

  测头是精密量规的关键元件之一,作为提供被测零件几何信息的传感器,其发展水平直接影响着精密模板的测量精度、使用效率和柔性程度。坐标测量机是一种典型的精密测量设备,其发展历史也表明,只有在精密测量头为坐标测量机提供了新的测量原理后,才能从根本上改变坐标测量机。接触式和新的测量精度。也就是说,精密探头是限制精密仪表精度和速度的主要因素,其满足现代测量要求的能力也有赖于探头系统的创新和不断发展。精确。

  精密探头的发展历史悠久,最早可追溯到20世纪20年代感应微珠的出现,但真正快速发展的是上世纪50年代末三坐标测量机的出现,直到现在,精密探头一般分为接触式探头和非接触式探头,探头本身分为机械触发探头和扫描探头;非接触探头又分为激光探头和光学视频探头。机械探头,也称为接触式探头,是第一种用于精密测量的探头。测量是通过测量头与被测零件直接接触的定位和定向进行的,主要用于手动测量。这类探头,操作简单,操作方便,精度不高,很难满足目前精密数控流量计的要求,目前除了特殊场合外,很少使用。

  市场上广泛使用的精密探头是触发探头。第一个触发探测器是1972年由英国雷尼绍公司开发的。触发探头的测量原理是通过发送脉冲信号来确定探头与被测零件之间接触点的坐标。当探头与被测部件接触时,通过精密测量进行采样,此时通过仪器的定位系统锁定球体中心的坐标值。这类探头具有以下优点:但这种类型的测量头还具有预处理等各向异性误差(三角形效应),这进一步限制了测量精度的提高,测量精度不能达到几个微米的最大值。当在精密流量计上使用触发探头进行测量时,通常采用确定两点线、确定三点平面或确定四点圆等方法进行测量。扫描探头的存在弥补了触发探头的不足。

  扫描探头也称为定量扫描探头。它们的输出与探头的偏移量成正比,这使得它们非常精确,非常实用,非常自适应。这类探头的测量原理是连续测量与被测零件接触后头部末端的接触位移,头部转换器的输出给出与测量杆的小偏移成比例的信号。如果不考虑杆的变形,扫描探头是各向同性的,因此其精度比触发探头高很多。这种探测器的缺点是结构复杂,制造成本高,只能由全球少数公司制造。

  触发探头或扫描探头可通过与待测零件接触的探头检测旁路点,然后进行数据处理,从而获得待测房间的位置或形状信息。由于接触探头的尺寸,无法测量某些内部尺寸较小的零件,例如凹口;此外,头部末端与被测零件之间的接触产生的压力会导致被测零件变形和划痕,而且很难测量刀的外形。以及某些叶片的柔性材料。利用光学方法可以避免非接触式探头。

  非接触式探头一般采用光学方法测量。由于探头与被测零件不接触,因此没有测量力,对被测零件的划痕更少。然而,这种类型的探测器受到许多外部因素的影响,如地形的辐射特性和地表的反射。目前,非接触式探头的测量精度还不是很高,在精密仪表中还无法替代非接触式探头。

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