三坐標測量機星型測針校正

王亞萍+吳彥紅

摘 要：介紹了三坐標測量機星型測針校正的校正目的和校正原理，分析了校正時探測角度范圍確定方法和標準球最佳安裝條件，指出星型測針校正的正確方法。

關鍵詞：三坐標；星型測針；測點分布；校正

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.034

在應用三坐標測量機檢測零件較深的內、外徑及內腔上的溝槽，內腔型線等參數時，使用單根測針無法探測到所需檢測位置，這時就需要星型測針進行檢測。它通常是由五根相互垂直的球形測針構成，在使用星型測針進行測量時，為了能夠更好的保證測量精度，提高測量的準確性，在進行測量前都要對其進行校正。

1 星型測針校正目的

（1）得到測針的準確直徑和測針位置坐標，以保證每一個觸測點數據的正確補償。在三坐標測量機進行測量時，需要選用長度、直徑、方位不同的測針以達到能夠觸測的目的，還要求所選測針球心之間的相對位置關系是確定的和已知的，確保不同測針測出的幾何元素具有正確的坐標關系。

（2）建立測針不同角度之間的坐標轉換關系，以保證在零件測量中使用不同角度測針時測量數據的精確性。在三坐標測量機進行測量時，軟件在獲取每一個觸測點時，得到的是測針紅寶石球球心點的坐標，而我們想要獲得的是紅寶石球與工件表面接觸點的坐標，這兩個點的間距為觸測方向上的測針半徑值，需要通過測頭校準進行補償。

2 星型測針校正原理

星型測針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過校準。在進行測針較正時，對于每一個測針都要在標準球上均勻的探測5個點以上，為了補正測頭的彎曲量，減小誤差的影響，在測頭軸方向上測量2點，與軸垂直的圓周方向上測量4點，共探測6個點。機器自動完成當前所選的一根測針的校準，自動保存校正結果，并進行其余測針的依次校正。

3 星型測針校正的探測角度范圍分析

在實際進行星形測針校正過程中，經常遇到在對某方位子測針進行校正時，其它的某子測針可能與標準球碰撞，發生干涉現象，使星型測針不能進行校正。

（1）測針校正角度范圍確定。在進行測針校正時，其探測點僅由被校準測針的軸線方向決定，與校準球在三坐標測量機空間方位無關。對應于校準球的每一空間方位，總會有一個角度區域的測針是不能被校準的。在進行校正時測針的角度范圍如圖1所示。

（2）最佳安裝條件。若被校正的測針軸線在XY平面內的投影線與校準球安裝桿軸線在XY平面的投影線間的夾角及校準球的安裝角，均大于前面所算出的△α，則理論上對應于此的可校正的測針A角為±180°，稱此種安裝滿足最佳安裝條件。

在實際校準中，由于球頂點探測及輔助點獲取、測頭座的安裝、校準球安裝平面與被校準測針角度的估算、測針球直徑等均可能存在偏差，而校正的測針的角度范圍應該比計算值小一些，才能保證自動校準的安全運行。

4 星型測針校正方法

為了消除星型測針校正時的干涉現象，保證校正的順利進行，在校正星型測針的某一子測針時，一定要將校正球的支撐方向與該測針的角度方向成平行擺放，然后按系統功能便可完成所選方向的5個測尖的自動校正了。

探測點為球頂點A及校準球上垂直于被校準測針軸線的最大截圓上的B、C、D、E四點（如圖2所示）。每一探測點前都有一個輔助點，分別為A、B、C、D、E，每一點的探測都由該點所對應的輔助點開始，探測完畢后先回到輔助點，再回到球頂點上方（A點），然后再向下一點運動，即沿錐形路徑運動，這樣可以最大限度地避免非正常的碰撞。

5 結束語

經過反復地進行三坐標測量機星型測針校正實踐，我們總結出了星型測針校正的方法，通過合理地確定校正角度范圍和正確分布測針在標準球上的探測點位置，來進行星型測針的正確快速校正。

參考文獻：

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