王亚萍+吴彦红

摘 要：介绍了三坐标测量机星型测针校正的校正目的和校正原理，分析了校正时探測角度范围确定方法和标准球最佳安装条件，指出星型测针校正的正确方法。

关键词：三坐标；星型测针；测点分布；校正

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

在应用三坐标测量机检测零件较深的内、外径及内腔上的沟槽，内腔型线等参数时，使用单根测针无法探测到所需检测位置，这时就需要星型测针进行检测。它通常是由五根相互垂直的球形测针构成，在使用星型测针进行测量时，为了能够更好的保证测量精度，提高测量的准确性，在进行测量前都要对其进行校正。

1 星型测针校正目的

（1）得到测针的准确直径和测针位置坐标，以保证每一个触测点数据的正确补偿。在三坐标测量机进行测量时，需要选用长度、直径、方位不同的测针以达到能够触测的目的，还要求所选测针球心之间的相对位置关系是确定的和已知的，确保不同测针测出的几何元素具有正确的坐标关系。

（2）建立测针不同角度之间的坐标转换关系，以保证在零件测量中使用不同角度测针时测量数据的精确性。在三坐标测量机进行测量时，软件在获取每一个触测点时，得到的是测针红宝石球球心点的坐标，而我们想要获得的是红宝石球与工件表面接触点的坐标，这两个点的间距为触测方向上的测针半径值，需要通过测头校准进行补偿。

2 星型测针校正原理

星型测针校正主要使用标准球进行，标准球的直径在10mm至50mm之间，其直径和形状误差经过校准。在进行测针较正时，对于每一个测针都要在标准球上均匀的探测5个点以上，为了补正测头的弯曲量，减小误差的影响，在测头轴方向上测量2点，与轴垂直的圆周方向上测量4点，共探测6个点。机器自动完成当前所选的一根测针的校准，自动保存校正结果，并进行其余测针的依次校正。

3 星型测针校正的探测角度范围分析

在实际进行星形测针校正过程中，经常遇到在对某方位子测针进行校正时，其它的某子测针可能与标准球碰撞，发生干涉现象，使星型测针不能进行校正。

（1）测针校正角度范围确定。在进行测针校正时，其探测点仅由被校准测针的轴线方向决定，与校准球在三坐标测量机空间方位无关。对应于校准球的每一空间方位，总会有一个角度区域的测针是不能被校准的。在进行校正时测针的角度范围如图1所示。

（2）最佳安装条件。若被校正的测针轴线在XY平面内的投影线与校准球安装杆轴线在XY平面的投影线间的夹角及校准球的安装角，均大于前面所算出的△α，则理论上对应于此的可校正的测针A角为±180°，称此种安装满足最佳安装条件。

在实际校准中，由于球顶点探测及辅助点获取、测头座的安装、校准球安装平面与被校准测针角度的估算、测针球直径等均可能存在偏差，而校正的测针的角度范围应该比计算值小一些，才能保证自动校准的安全运行。

4 星型测针校正方法

为了消除星型测针校正时的干涉现象，保证校正的顺利进行，在校正星型测针的某一子测针时，一定要将校正球的支撑方向与该测针的角度方向成平行摆放，然后按系统功能便可完成所选方向的5个测尖的自动校正了。

探测点为球顶点A及校准球上垂直于被校准测针轴线的最大截圆上的B、C、D、E四点（如图2所示）。每一探测点前都有一个辅助点，分别为A、B、C、D、E，每一点的探测都由该点所对应的辅助点开始，探测完毕后先回到辅助点，再回到球顶点上方（A点），然后再向下一点运动，即沿锥形路径运动，这样可以最大限度地避免非正常的碰撞。

5 结束语

经过反复地进行三坐标测量机星型测针校正实践，我们总结出了星型测针校正的方法，通过合理地确定校正角度范围和正确分布测针在标准球上的探测点位置，来进行星型测针的正确快速校正。

参考文献：

[1]杨建风.三坐标测量机测头的正确使用[J].机床与液压，2006（10）.

[2]叶震宇，王国民.触发式测头校正原理和注意事项[J].计量技术，2006（06）.

[3]李凯.三坐标测量机探针校准的误差分析[J].物理测试，2004（04）.