探測計量的極（jí）限

在一個理想的世界中，一種光學的，或另一種非接（jiē）觸式（shì）的檢驗，可能是測量複雜的、微型機械加工零件的最好（hǎo）方法，但這經常是不實際的。光學係統有速度的優越性（xìng），能避免變（biàn）形（xíng），但是，光學測（cè）量是有限製的（de），因為工件的可見（jiàn）邊緣經（jīng）常不能反映在它下麵有什麽。另外（wài），光學係統經常不能確定三維的（de）缺陷，如平行度、垂直度、圓（yuán）柱度和平（píng）麵度。

但是，把一個測量係統中的（de）多個傳感器技術的實（shí）力結合起來，就能（néng）在一次調整安裝之下，測量複雜零件的所有苛（kē）刻的特（tè）征。這（zhè）樣的多個傳感器測量係統，常常包括用於表麵和邊緣測量的非接觸式傳感（gǎn）器——視頻、白光和激光——以及接觸式觸發器和掃（sǎo）描探頭，用於達到非接（jiē）觸式裝（zhuāng）置不（bú）能達到的零件特（tè）征部位（wèi），如深的沉（chén）孔。

探測微小特征

傳（chuán）統的測量技術，如坐標測量儀接（jiē）觸式觸發探頭已（yǐ）經發展，以適應不斷變化的需求。目前，有具不同等級（jí）觸發（fā）壓力的傳感器、不同長度的觸（chù）針和（hé）不同尺寸和材料（liào）的（de）探頭尖。但是，當被測量的特征比較小時，探（tàn）頭能夠做成多小，且仍能可靠地觸發，這是（shì）有一個實際限製的。例如，一個細的觸針，在探頭觸發之前（qián）可能（néng）彎曲，錯（cuò）誤指示了表麵的位置。或者（zhě），一個長的探針，事實上（shàng）當探頭尖（jiān）還未觸及到被測量的壁（bì）時，可能“觸（chù）發”(碰到孔或槽的邊緣)而記錄一個數據點。先進的製造技術和放電加工的應用，已經使人（rén）們有能力生產出難於測量的微型特（tè）征，如微（wēi）小的孔。在一些應用情況下，接觸式觸發探頭尖的尺寸或探（tàn）針的長度，可能完全不允（yǔn）許使用接觸式（shì）觸發裝置。可（kě）能不（bú）適合接觸式觸發測量的應用情況包括：小（xiǎo）縫、小孔、小槽或小孔的拔模斜度的測量，因為（wéi）傳統（tǒng）探針在記錄一個位置時，一定會（huì）撓曲（qǔ）。

在加工中通常使用兩種探頭。第一種是附加到機（jī）床上的附件，就（jiù）是一（yī）種在主軸上安裝（zhuāng）的（de）探頭。第二（èr）種是徹底的、機床內在的（de）探頭，即所謂集成的探頭。這些探頭可以折迭起來，因而不用占用工裝的（de）位置，所以不需要（yào）更換工具。機床集成的探頭可靠，總可（kě）以使用，且具有減少處理電線、應付無線電幹擾、保證電源等問題。

帶有集成（chéng）探頭的機床成為可以感測和反（fǎn）應其周圍環境的（de）機床。具有（yǒu）這些功能的機床，對於越（yuè）來越小的零件和需要用於很多種零件的情（qíng）況，特（tè）別有用。

與控製器（qì）聯（lián）通（tōng）

先進的探測（cè）技術可（kě）以與（yǔ）控製係統和軟件（jiàn）集成在一起來運行機床。例如Datron Dynamics公（gōng）司作為一家高速CNC銑（xǐ）削雕刻兩用機床的製造商，開發（fā）了一種第三代的集成探測係（xì）統，可（kě）以檢查、保證零件的正確定位。然後，機床可掃描並辨認該（gāi）零件，選擇適當的程序來加工。Datron公司總（zǒng）裁Walter Schnecker博士說：“即使操作（zuò）者裝（zhuāng）上一個有毛病的零件（jiàn），機床仍然會生產出好的（de）零件，因為那個零件的正確程序是由探頭掃描所決（jué）定的。經常轉換零件的較小的車間，由於能（néng）自動檢查工件的夾持精度，所（suǒ）以能（néng）減少轉換和（hé）循環時間。”

Datron機床上（shàng）的（de）Z形校正探頭，可以識別不規則工件的外形，無論這不規則外形是意外造成（chéng）的，還是設計成的，探頭都能幫助機床進行動態補償。這補償是通過沿毛（máo）坯表麵測量，並把這（zhè）測量的數據輸入到機床（chuáng）的控製器中而實現的。控製器（qì）自動調節不正確的表麵或工件位置。通過這樣的過程，減少了工件的安裝調整時間（jiān），也減少了零件（jiàn）報廢。

Z形探頭永久性地安裝在主軸（zhóu）近旁，隻有（yǒu）當（dāng）需（xū）要時，才靠（kào）氣動而伸出。基於它的集成設計，它不需要更換工具，也沒有電線礙事，該（gāi）裝置也不會由（yóu）於在主軸上的轉換而意外損壞。

當（dāng）裝備了三維伸出裝置時，Z形校正探頭在X、Y和Z坐標（biāo）上，把零件（jiàn）和不（bú）規則的材料定位，找到孔和輪轂的中心，在加工前預先測量毛坯，補償材料偏差，為質量控製，把（bǎ）數據輸入到ISO9000信息鏈，並且能進（jìn）行許多零（líng）件的反求工程（chéng）。

裝有雷（léi）尼紹(Renishaw)TP20探頭的Datron機（jī）床，可用於測量複雜零件和零件特征，如在一個圓拱表（biǎo）麵上雕刻的標簽。通常，要適應表（biǎo）麵深度的變化，保證均勻的雕刻深度，需要三維編程。使用TP20可以掃描（miáo）表麵，在加工（gōng）數據中自（zì）動控製（zhì）零件表麵的不規則外形和變（biàn）化（huà），而不用三維編程。TP20有6麵、動（dòng）接觸觸發（fā）探（tàn）頭係（xì）統，可（kě）以縮短循（xún）環時間。

光接觸

Carl Zeiss IMT公司的F25是一種接觸係統，結合一個有3個（gè）傳感器的（de）光學係統，兩（liǎng）個用於測量，一個用於輔助操作者。一個是基於壓電薄膜（mó）的全掃描傳感器，可以取接觸點。它也能以全自動掃描模式使用。Carl Zeiss IMT公司精（jīng）密產品的（de）新產品經理Gerrit DeGlee指（zhǐ）出，探針的直（zhí）徑能小到0.12毫米，接觸壓力隻是坐標測量機的百分之一。DeGlee說：“它允許較小的夾緊力，這是很重要的。微型零件由於夾緊裝置，可能引起變形，所以（yǐ）夾緊零件必須（xū）特別小心，提供的測量方法不應使零件變（biàn）形。”

F25安裝在接觸式傳感器鄰（lín）近的光學係統，能獨立使用，也能結合（hé）接觸式傳感器一起使用（yòng）。該係統有一個環形光源，它可以（yǐ）按強（qiáng）度和方向（xiàng）編程，以最大限度減少不必要的陰影。

當試圖測量很小的或顯微特征時，操作者很難看到他們自己在做什麽。例如，F25上0.12毫米探頭尖，不放（fàng）大（dà）是根本看不到的。因（yīn）此，機（jī）床有一（yī）個光學係統（tǒng），把（bǎ）接觸式（shì）探頭的測量區放大，並把（bǎ）圖像顯（xiǎn）示在監視器上（shàng），以便操作者在（zài）開發程序時（shí）使用。該光學檢驗係統直接把測量結果顯示在測量軟件屏幕上。

F25不是工廠的一般（bān）廠房所能使用的設備，因為它的精度很高，又缺乏車間環境下的熱影響的控製。F25的測（cè）量精確度小於250納米(小於0.00025毫米或0.0000098英寸（cùn）)。當測量到這樣等級的精度時（shí），工件的熱影響很重要。F25有原（yuán）來為望遠（yuǎn）鏡開發的熱穩定玻璃陶瓷參考刻度。這種材料（liào）消除了刻度（dù）膨脹係數的不精確（què）度影響，也不需要在刻度上裝設熱傳感器。

非接觸式探測

美（měi）國Optical Gauging Products（OGP）公司，在Smart scope多個傳感器測量係統上（shàng），提供一種微型接觸探測（cè）技（jì）術，不需（xū）要探針撓曲。該技術即所謂（wèi）羽毛探頭，使用一種在持續不斷微動的微型探頭。該（gāi）探頭在很細探針的末端有一個0.125毫米那（nà）麽小的尖。當這麽小的尖接近被測量的物體時，接近表（biǎo）麵可導致微動（dòng）的變化，這（zhè）樣的變化，作為測量值而被記錄下來。這種探頭不會撓曲，這種測量使（shǐ）用的力小於1毫克。OGP公司稱，該羽（yǔ）毛探頭容（róng）易測量小縫、小孔、小槽或小孔的拔模斜度，並且能測量（liàng）柔性或易變形（xíng）的材料。這種（zhǒng）技術可用於X、Y和Z軸。

為了防止損壞，在不使用時，該探頭可以縮（suō）回到（dào）保護殼中，隻是在（zài）需要時自動測量時（shí）才（cái）伸出。OGP公司的用於進行非接觸表麵測量（liàng）、有（yǒu）橫向和高度兩個方向高分辨（biàn）率的另一種測量傳感器（qì）是Rainbow Probe白光（guāng）傳感器，它能得到（dào）亞微Z軸分辨率。該技（jì）術利用在一個透鏡中展開的軸向分色，光的每（měi）個波聚焦（jiāo）在（zài）其光軸的（de）一（yī）個不同點。色譜分（fèn）析使Rainbow探頭對表麵（miàn）反射性和粗糙度偏（piān）差不敏感。當在一個多傳感器測量係統（tǒng）中使用（yòng）時，這種探頭能掃描一（yī）個表麵，非接觸式測量沿（yán）任何形狀輪廓高頻表麵的細節接連地掃描，便產生（shēng）一個區域的表麵形貌圖。

多個（gè）傳感器構成整體

棱柱形的、自由（yóu）形輪廓的複雜零件，有（yǒu）要（yào）求很高的間隙的孔或定位（wèi）點，零件上有很（hěn）多重要的相關位置。這樣的零件需要帶有多個傳感器的測量（liàng）係統。多個傳感器的測量機能用特別的傳感器來測量作為零件總特征的一部分的特別特征。

在一個多傳（chuán）感器測量係統中，這些傳（chuán）感器軟件（jiàn）的集成是很重要的考慮。最好的軟件集成包可以把所有在使用的傳感器校準，因而它們可被用於測量程序中（zhōng）的任一點；而不好的集成包，在使用之前（qián）需要把每（měi）個傳感器校準。另外，高效的集成，允（yǔn）許用任一個傳感器來處理和分析（xī）數（shù）據（jù），並且（qiě）容易處理單一測（cè）量程序中的視頻邊緣點、激光點雲和掃描接觸式探頭的數據。

OGP公司總裁Fred Mason指出：“帶有專用的微測量係統（tǒng）的大容量(大分級行程)的多傳感器係統的主要優點是能建立微觀特征測（cè）量與整個零（líng）件微觀特征尺寸和位置之間（jiān）的關係。”一個帶有傳統視頻測量係統行程和微型探頭分辨率的係統，可以在一個零件上或相對於一個單個重要數據進行定位重要（yào）的微觀（guān）特征。

微傳感器可以（yǐ）用於幾乎任何容量的多傳感（gǎn）器測（cè）量係（xì）統。對於視（shì）頻測量係統的一個重要考慮（lǜ），就是要保證機床具有在測量範圍內，零件特殊位置高放大成像所需的高分辨率的定位。當測量係統要進（jìn）行高級精度的測量時，微型探測是（shì）最精密的。把（bǎ）視頻（pín）與微（wēi）型探測（cè）測量結合在一個（gè）單一的測量程序中，能生（shēng）產出整（zhěng）個零件的特征而需要最（zuì）少的操（cāo）作者介（jiè）入。