三維測頭的基本構(gòu)成

本公司生產(chǎn)的三維測頭（以下簡稱測頭）分為EP系列和TP系列兩類，EP系列測頭采用導(dǎo)電式工作原理，TP系列測頭采用觸發(fā)式工作原理。在本手冊中介紹的各種型號的測頭都具備的基本構(gòu)成。
的工作原理

導(dǎo)電式測頭的工作原理：在測頭的內(nèi)部有一個未閉合的有電源電路，該電路斷點的兩端分別與測頭上相互絕緣的測針、測頭柄相連接，因此，測頭的測針和柄部實際上就是測頭內(nèi)部電路常開開關(guān)的兩端；當(dāng)測頭通過柄部連接在機(jī)床的主軸上時，由于機(jī)床和其工作臺上的工件（金屬材質(zhì)）都是導(dǎo)電體，所以只要測頭上測針的觸頭與工件表面接觸，測頭內(nèi)部的電路就會形成閉合回路，電路立即開始工作并在測頭主體上產(chǎn)生聲光信號，指明其工作狀態(tài)。

觸發(fā)式測頭的工作原理


觸發(fā)式測頭的工作原理：在測頭內(nèi)部有一個閉合的有源電路，該電路與一個特殊的觸發(fā)機(jī)構(gòu)相連接，只要觸發(fā)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生觸發(fā)動作，就會引起電路狀態(tài)變化并發(fā)出聲光信號，指示測頭的工作狀態(tài)；觸發(fā)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生觸發(fā)動作的唯一條件是測頭的測針產(chǎn)生微小的擺動或向測頭內(nèi)部移動，當(dāng)測頭連接在機(jī)床主軸上并隨主軸移動時，只要測針上的觸頭在任意方向與工件（任何固體材料）表面接觸，使測針產(chǎn)生微小的擺動或移動，都會立即導(dǎo)致測頭產(chǎn)生聲光信號，指明其工作狀態(tài)。

在數(shù)控機(jī)床上采用測頭進(jìn)行測量的工作原理

在數(shù)控機(jī)床上采用測頭進(jìn)行測量時，先將測頭安裝在機(jī)床的主軸上，然后操作者手動控制機(jī)床移動，使測頭測針上的觸頭與工件表面接觸，由于機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)實時地記錄并顯示主軸的位置坐標(biāo)值，因此，可以結(jié)合測針的觸頭與工件的具體位置關(guān)系，利用機(jī)床主軸的坐標(biāo)值換算出工件被測量點的相關(guān)坐標(biāo)值 。獲得工件的各個被測量點的相關(guān)坐標(biāo)值以后，再根據(jù)各坐標(biāo)點的幾何位置關(guān)系進(jìn)行相關(guān)計算②，便可以獲得最終的測量結(jié)果 。

測頭的工作狀態(tài)

在測量過程中，當(dāng)測針的觸頭與工件接觸時，測頭發(fā)出指示信號，該信號是由測頭上的燈光和蜂鳴器鳴叫組成，這種信號主要是向操作者指明測頭的觸頭與工件已經(jīng)接觸。對于具有信號輸出功能的測頭，當(dāng)觸頭與工件接觸時，測頭除發(fā)出上述的指示信號外，還通過電纜向外輸出一個經(jīng)過光電隔離的電壓變化狀態(tài)信號 。

測頭在測量過程中的作用

根據(jù)上述工作原理，測頭在能夠執(zhí)行并顯示精確微量位移的機(jī)床上才能充分發(fā)揮測量的作用，例如：各種數(shù)控、數(shù)顯機(jī)床等；測頭是這種“測量裝置”（即：測頭+機(jī)床）的一部分，它在測量過程中承擔(dān)著通過與工件精確接觸④來確定測量點的坐標(biāo)、發(fā)出指示信號、保證測量結(jié)果精確和測量操作方便、迅速、安全、可靠的任務(wù)。

測量的工作方式

測頭在數(shù)控機(jī)床上共有兩種工作方式，即：手動工作方式和編程工作方式。對于沒有信號輸出功能的測頭，只能采用手動工作方式。對于具有信號輸出功能的測頭，兩種工作方式均可采用。

采用手動工作方式時，機(jī)床的運動由操作者手動控制，測量點的坐標(biāo)值的記錄和測量結(jié)果的計算亦由操作者承擔(dān)。手動工作方式適合單件、小批量或測量項目變化不定的情況。這種方式的優(yōu)點是使用安全，操作者不需要特別培訓(xùn)；缺點是不適合測量點很多，計算較復(fù)雜和大批量生產(chǎn)的情況。

采用編程工作方式時，整個測量過程中機(jī)床的運動、被測點坐標(biāo)值的記錄和測量結(jié)果的計算都由操作者事先編寫的宏程序確定。編程工作方式特別適合大批量或復(fù)雜的測量情況。這種方式的優(yōu)點是對于上述工作情況測量效率高；缺點是要求操作者經(jīng)過專門的培訓(xùn)。

對于具有自動換刀功能的加工中心而言，采用編程工作方式應(yīng)該使用具有紅外通訊功能的測頭，即本公司另外一種先進(jìn)的產(chǎn)品：CNC-OMS數(shù)控機(jī)床在線測量系統(tǒng)。這部分內(nèi)容有單獨的《用戶手冊》介紹如何使用，本手冊不做詳細(xì)說明。

術(shù)語解釋

相關(guān)坐標(biāo)值①

指工件上被測點在機(jī)床坐標(biāo)系內(nèi)的X、Y、Z坐標(biāo)值。一般為某一個方向的坐標(biāo)值，在比較復(fù)雜的情況時需要兩個或三個方向的坐標(biāo)值。

相關(guān)計算②

指為了獲得測量結(jié)果而對各個相關(guān)坐標(biāo)值所進(jìn)行的計算。一般為加、減計算，比較復(fù)雜的情況需要乘、除或三角函數(shù)的計算。

電壓變化狀態(tài)信號③

指測頭輸出的信號為一個開關(guān)量信號，此信號狀態(tài)的變化與測頭的指示信號同步。

精確接觸④

指測頭測針上的觸頭與工件表面恰好接觸的理想狀態(tài)，即兩者已經(jīng)接觸但測針相對測頭移動（擺動或縮進(jìn)）的幅度很小（一般為0.001-0.002 mm），以至于由此產(chǎn)生的測量誤差可以忽略。為了保證測量精度，每個測量點的坐標(biāo)值都應(yīng)該在觸頭與工件處于精確接觸的狀態(tài)時記錄。獲得精確接觸狀態(tài)的方法是進(jìn)行2-3次接觸與脫離的微量調(diào)節(jié)，在此過程中應(yīng)逐漸減小機(jī)床進(jìn)給倍率。(end)