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三維測頭的基本構成

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

導電式測頭的工作原理

導電式測頭的工作原理：在測頭的內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部電路常開開關的兩端；當測頭通過柄部連接在機床的主軸上時，由于機床和其工作臺上的工件（金屬材質）都是導電體，所以只要測頭上測針的觸頭與工件表面接觸，測頭內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生聲光信號，指明其工作狀態。

觸發式測頭的工作原理


觸發式測頭的工作原理：在測頭內部有一個閉合的有源電路，該電路與一個特殊的觸發機構相連接，只要觸發機構產生觸發動作，就會引起電路狀態變化并發出聲光信號，指示測頭的工作狀態；觸發機構產生觸發動作的唯一條件是測頭的測針產生微小的擺動或向測頭內部移動，當測頭連接在機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，使測針產生微小的擺動或移動，都會立即導致測頭產生聲光信號，指明其工作狀態。

在數控機床上采用測頭進行測量的工作原理

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

測頭的工作狀態

在測量過程中，當測針的觸頭與工件接觸時，測頭發出指示信號，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接觸。對于具有信號輸出功能的測頭，當觸頭與工件接觸時，測頭除發出上述的指示信號外，還通過電纜向外輸出一個經過光電隔離的電壓變化狀態信號 。

測頭在測量過程中的作用

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

測量的工作方式

測頭在數控機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，機床的運動由操作者手動控制，測量點的坐標值的記錄和測量結果的計算亦由操作者承擔。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。這種方式的優點是使用安全，操作者不需要特別培訓；缺點是不適合測量點很多，計算較復雜和大批量生產的情況。

采用編程工作方式時，整個測量過程中機床的運動、被測點坐標值的記錄和測量結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雜的測量情況。這種方式的優點是對于上述工作情況測量效率高；缺點是要求操作者經過專門的培訓。

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該使用具有紅外通訊功能的測頭，即本公司另外一種先進的產品：CNC-OMS數控機床在線測量系統。這部分內容有單獨的《用戶手冊》介紹如何使用，本手冊不做詳細說明。

術語解釋

相關坐標值①

指工件上被測點在機床坐標系內的X、Y、Z坐標值。一般為某一個方向的坐標值，在比較復雜的情況時需要兩個或三個方向的坐標值。

相關計算②

指為了獲得測量結果而對各個相關坐標值所進行的計算。一般為加、減計算，比較復雜的情況需要乘、除或三角函數的計算。

電壓變化狀態信號③

指測頭輸出的信號為一個開關量信號，此信號狀態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，即兩者已經接觸但測針相對測頭移動（擺動或縮進）的幅度很小（一般為0.001-0.002 mm），以至于由此產生的測量誤差可以忽略。為了保證測量精度，每個測量點的坐標值都應該在觸頭與工件處于精確接觸的狀態時記錄。獲得精確接觸狀態的方法是進行2-3次接觸與脫離的微量調節，在此過程中應逐漸減小機床進給倍率。