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三坐标测量机测头的测球半径补偿误差


 (1)测针的选择
正确选择和使用测头是影响三坐标测量机的测量精度的重要因素。测针安装在测头上,是测量系统中直接接触工件的部分,它与测头的通讯式连接渠道称作触发信号。如何选用合适的测针类型和规格取决于被测工件的特征,但是在任何情况下,测针的刚性和测球的球度都是不可或缺的。

工业用红宝石是高硬度的陶瓷材料,红宝石测球具有很好的球度,测量时红宝石测球的球头磨损可忽略不计。测针针杆一般用非磁性的不锈钢针杆或碳钨纤维针杆,以保证测针的刚性。测针的有效工作长度(EWL)使得测针接触工件时可获得**的测点位置。球头尺寸和测针有效工作长度的选取取决于被测工件。可能的情况下,选择球头直径尽可能大、测杆尽可能短的测针,以保证*大的球头/测杆距,获得*佳的有效工作长度和测针刚性。需要时可加长测杆以增大探测深度,但值得注意的是,使用测针加长杆会降低刚性,从而降低测量精度。

(2)测球半径补偿误差
当测针接触到工件时,三坐标测量机接收的的坐标值应是红宝石球头中心点坐标,显然,测量软件将自动沿着测针从接触点回退的方向加上一个测球半径值作为测量值。但该测量值是一个与测头的机械惯性有关的动态值。实际上,测量作为一个动态过程,其测量值应该考虑到从测头采点到实际向系统传送该点坐标值时发生的机器空间移动距离。尽管这个距离极小,但对系统计算动态尺寸有一定影响。
在实际测量时,每测量一个元素,系统都可以自动区分测球半径的补偿方向,计算正确的补偿半径。在采点开始后,测量软件将在沿着测针接触工件的方向上对测球进行半径补偿。但被补偿点并非真正的接触点,而是测头沿着测针接触工件方向的延长线上的一个点。这样就造成了补偿误差,产生误差的大小与测球的半径及该工件被测面与笛卡尔坐标轴的夹角有关,夹角越大,误差越大。

①测球半径r对补偿误差的影响
补偿误差δ与测球半径r成正比关系,即测球半径r越小,补偿误差δ也越小。因此当用三坐标测量机进行点位测量时,应选用尽可能小的测球。

②测针轴线与被测表面法线间的夹角α对补偿误差的影响
当测针轴线与被测表面法线间的夹角α等于0时,测球半径补偿误差δ也为0。因此,测量时要尽可能使测针轴线与被测表面垂直,使测头沿着被测表面的法线方向移动,以*大限度地减小测球半径补偿误差。
在用三坐标测量机测量点元素时,测量软件在自动补偿测球半径过程中会出现测球半径补偿误差。通过运用参考坐标系找正工件或用CNC模式进行测量,使测头沿着被测表面的法线方向移动采集点的坐标,可以尽量减小测球半径补偿误差,正确进行测球半径补偿,提高测量精度.

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