一、為什么要校正測頭

標定測頭的主要原因有兩個：一是獲得測頭紅寶石球的補償直徑，二是不同針頭位置與第一針頭位置的關(guān)系。

由于被測坐標測量機中的測量針是由被測部分測量寶石球的接觸面積、測量頭（傳感器）的一個接觸測量信號，該信號進入計數(shù)系統(tǒng)，將在光柵計數(shù)器鎖存的瞬間發(fā)送到計算機，在工作時測量軟件將接收到一個X.Y，點的Z坐標。該坐標點可以理解為針寶石球中心的坐標，與針寶石球與工件的接觸點相差一個寶石球半徑。為了計算我們想要的精確接觸坐標，必須通過校準探針來獲得探針寶石球的一半/直徑。

在實際測量工程中，零件不能隨意移動和翻轉(zhuǎn)。為了便于測量，需要根據(jù)實際情況選擇不同的測頭位置、長度和形狀（星形、柱形和針形）。為了使這些不同的探針位置和不同的探針所測得的元素能夠直接計算出來，在計算時需要對它們之間的關(guān)系進行測量和轉(zhuǎn)換。因此需要對測頭進行校準。

二、測頭校正的原理

測頭校正主要使用標準球進行。標準球的直徑在10mm至50mm之間，其直徑和形狀誤差經(jīng)過校準(廠家配置的標準球均有校準證書)。測頭校正前需要對測頭進行定義，根據(jù)測量軟件要求，選擇(輸入)測座、測頭、加長桿、測針、標準球直徑(是標準球校準后的實際直徑值)等，有的軟件要輸人測針到測座中心距離，同時要分別定義能夠區(qū)別其不同角度、位置或長度的測頭編號。手動、操縱桿、自動方式在標準球的最大范圍內(nèi)觸測5點以上(一般推薦測7~11點)，點的分布要均勻，如圖1所示。

計算機軟件通過這些點的寶石球中心坐標x、y、z值，進行球的擬合計算，得出擬合球的球心坐標、直徑和形狀誤差。將擬合球的直徑減去標準球的直徑，就得出校正后測針寶石球直徑即“動態(tài)直徑”。

當其他不同角度、位置或不同長度的測針按照以上方法校正后，由各擬合球中心點坐標差別，就得出各測頭之間的位置關(guān)系，由軟件生成測頭關(guān)系矩陣，當我們使用不同角度、位置和長度的測針測量同一個零件不同部位的元素時，測量軟件都把它們轉(zhuǎn)換到同一個測頭號(通常是1號測頭)上，就象一個測頭測量的一樣。凡是經(jīng)過在同一標準球上(未更換位置的)校正的測頭，都能準確實現(xiàn)這種自動轉(zhuǎn)換。

三、動態(tài)直徑比靜態(tài)直徑小的原因

在了解測頭校正的原理后，我們就很容易解釋測針動態(tài)直徑比靜態(tài)直徑小的原因了。

(1)觸發(fā)式測頭在原理上相當于杠桿結(jié)構(gòu)。觸測時，必須使傳感器能夠觸發(fā)(相當于開關(guān)斷開)才能發(fā)出信號。由于測針(力臂)有一定的長度，所以在測針的寶石球接觸標準球后，還要運行一段距離，才能使傳感器觸發(fā)，測針越長這段距離越大。因此造成觸發(fā)信號的延遲，使擬合球的直徑小于寶石球直徑和標準球直徑之和。當軟件把擬合球的直徑減去標準球直徑后，我們得到的校正后測針的“動態(tài)直徑”就比其靜態(tài)直徑小。.

(2)測針在觸測過程中，會有稍許變形，加大了信號的延遲，也是造成這種現(xiàn)象的原因之一。

(3)傳感器(測頭)的觸發(fā)信號到達計數(shù)器，需要的時間是固定的。但是在這段時間內(nèi)光柵讀數(shù)的變化率與測量機的觸測速度有關(guān)。觸測速度快時，測針的“動態(tài)直徑”就小。

四、校正測頭要注意的問題

標定后的動態(tài)直徑小于靜態(tài)直徑，不會影響測量機的測量精度。相反，它還補償了接觸測量的延遲和針頭測量的變形，因為測量機使用的針測量軟件的球半徑修正（將針測量的球中心點坐標轉(zhuǎn)換為接觸點坐標）是動態(tài)直徑，而不是靜態(tài)直徑。校準測頭時，應(yīng)注意以下問題：

（1） 測量座、測量頭（傳感器）、延長桿、測量針、標準球安裝可靠、牢固，無松動、間隙。檢查安裝好的針和標準球是否牢固后，擦拭針和標準球上的手印和污漬，保持針和標準球清潔。

（2） 測頭校準時的測量速度應(yīng)與測量時一致，應(yīng)采用自動測量方法。采用人工校正方法時，應(yīng)注意測量速度和位置的均勻性。注意觀察修正后的針徑與修正前相同長度的修正結(jié)果是否有較大偏差，修正時的形狀誤差。如果有明顯的變化，查找原因或清潔標準球和針。重復2~3次糾正，觀察結(jié)果的重復程度。檢查測頭、針、標準球安裝是否牢固，檢查儀器工作狀態(tài)。

（3） 當需要多個測頭角度、位置或不同測頭長度進行校準時，校準后必須檢查校準效果（精度）。方法是：在校準所有定義的測頭后，利用測頭的功能，依次用所有校正后的測頭測量標準球，觀察球中心坐標的變化。如果有1~2米的變化，是正常的。如果變化比較大，就要檢查底座、測頭、延長桿、針和標準球的安裝是否牢固，這是造成這種現(xiàn)象的重要原因。

（4） 更換測頭（不同的軟件方法不同），因為測頭的長度是測頭自動校準的重要參數(shù)。如果輸入測頭長度誤差，會引起測頭異常碰撞。如果針頭損壞，針頭也會損壞。-小心點。

（5） 正確輸入標準球徑。從校準測頭的原理可以看出，標準球直徑直接影響針寶石球直徑的校準值。雖然這是一個“低概率事件”，但對于初學者來說是可能的。

五、結(jié)論

綜上所述，觸發(fā)測頭的動態(tài)半徑小于靜態(tài)半徑是正常的結(jié)果，因此測量人員無需為此而煩惱。測頭的標定是測量過程中的一個重要環(huán)節(jié)，學校中心產(chǎn)生的誤差將直接加到測量結(jié)果中。特別是在使用組合式測頭（多測頭角度、多測頭位置、多測頭長度）時，其校準精度尤為重要，必須引起我們的高度重視。當發(fā)現(xiàn)問題時，重新檢查測頭校準的結(jié)果會浪費寶貴的時間，并且會增加很多工作。