选择触发测头和扫描测头的技巧
测头是测量机触测被测零件的发讯开关，它是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低决定了测量机的测量重复性。此外，不同零件需要选择不同功能的测头进行测量。
测头可分为接触式和非接触式（激光等类型）。目前主要用接触式测头，接触式测头又可分为开关式（触发式或动态发讯式）与扫描式（比例式或静态发讯式）两大类
开关测头的实质是零位发讯开关，以TP6（RENISHAW）为例，它相当于三对触点串联在电路中，当测头产生任一方向的位移时，均使任一触点离开，电路断开即可发讯计数。开关式结构简单，寿命长（106~107）、具有较好的测量重复性（0.35~0.28μm），而且成本低廉，测量迅速，因而得到较为广泛的应用。
扫描式测头实质上相当于X、Y、Z个方向皆为差动电感测微仪，X、Y、Z三个方向的运动是靠三个方向的平行片簧支撑，是无间隙转动，测头的偏移量由线性电感器测出。扫描式测头主要用来对复杂的曲线曲面实现测量。
非接触测头主要分为激光扫描测头和视频测头两种。
激光扫描测头主要用于实现较软材料或一些特征表面进行非接触测量。测头在距离检测工件一定距离（比如50mm），在其聚焦点!5mm范围内进行测量，采点速率在200点/秒以上。通过对大量采集数据的平均处理功能而获得较高的精度。
视频测头进一步提高了测量机的应用，使得许多过去采用非接触测量无法完成的任务得以完成。一些诸如印刷线路板、触发器、垫片或直径小于0.1mm的孔可采用视频测头进行测量。操作者可将检测工件表面放大50倍以上，采用标准的或可变换的镜头实现对细小工件的测量。
以下就如何进行触发和扫描测头提出建议：
什么时侯用触发式测头？
1. 零件所被关注的是尺寸（如小的螺纹底孔）、间距或位置，而并不强调其形状误差（如定位销孔）;
2. 或你确信你所用的加工设备有能加工出形状足够好的零件，而注意力主要放在尺寸和位置精度时，接触式触发测量是合适的，特别是由于对离散点的测量;
3. 触发式测头比扫描测头快，触发测头体积较小当测量空间狭窄时测头易于接近零件;
4. 一般来讲触发式测头使用及维修成本较低;
在机械工业中有大量的几何量测量,所关注的仅是零件的尺寸及位置，所以目前市场上的大部分测量机，特别是中等精度测量机，仍然使用接触式触发测头。
什么时侯用扫描式测头？
1. 应用于有形状要求的零件和轮廓的测量：扫描方式测量的主要优点在于能高速的采集数据，这些数据不仅可以用来确定零件的尺寸及位置，更重要的是能用众多的点来精确的描述形状、轮廓，这特别适用于对
形状、轮廓有严格要求的零件，该零件形状直接影响零件的性能(如叶片、椭圆活塞等); 也适用于你不能确信你所用的加工设备能加工出形状足够好的零件,而形状误差成为主要问题时；
2. 高精度测量：扫描测头对离散点测量是匀速或恒测力采点，其测点精度可以更高；
由于扫描测头可以直接判断接触点的法矢，对于要求严格定位、定向测量的场合，扫描测头对离散点的测量也具有优势;
3. 对于未知曲面的扫描，亦即称为数字化的场合下，扫描测头显示出了它的独特优势:因为数字化工作方式时，需要大量的点，触发式测头的采点方式显得太慢;由于是未知曲面，测量机运动的控制方式亦不一样，即在“探索方式”下工作：测量机根据巳运动的轨迹来计算下一步运动的轨迹、计算采点密度等。
选择测头的几点考虑：
1. 在可以应用接触式测头的情况下，慎选非接触式测头；
2. 在只测尺寸、位置要素的情况下尽量选接触式触发测头；
3. 考虑成本又能满足要求的情况下，尽量选接触式触发测头；
4. 对形状及轮廓精度要求较高的情况下选用扫描测头;
5. 扫描测头应当可以对离散点进行测量；
6. 考虑扫描测头与触发测头的互换性（一般用通用测座来达到）；
7. 易变形零件、精度不高零件、要求超大量数据零件的测量，可以考虑采用非接触式测头;
8. 要考虑软件、附加硬件（如测头控制器、电缆）的配套。
扫描测头的优势及劣势：
优势：
1、适于形状及轮廓测量；
2、采点率高；
3、高密度采点保证了良好的重复性、再现性（GR&R）；
4、更高级的数据处理能力；
劣势：
1、比触发测头复杂；
2、对离散点的测量较触发测头为慢；
3、高速扫描时由于加速度而引起的动态误差很大，不可忽略，必须加以补偿；
4、测尖的磨损必须注意。
触发测头的优势及劣势：
优势：
1. 适于空间棱柱形物体及己知表面的测量；
2. 通用性强,
3. 有多种不同类型的触发测头及附件供采用；
4. 采购及运行成本低；
5. 应用简单;
6. 适用于尺寸测量及在线应用；
7. 坚固耐用；
8. 体积小，易于在窄小空间应用
9. 由于测点时测量机处于匀速直线低速运行状态，测量机的动态性能对测量精度影响较小；
劣势：测量取点率低如何选用合适的探针
关心点触之间的精度-如何选用合适的探针
进行有效探测的关键因素之一是进行测头探针的选择，是否能够触测到特征并在接触时保证一定的精度是使用者应当重点考虑的事情。目前，探针的种类很多，包括了各种形状和不同的制作材料。本文将重点对探针的主要细节进行描述，以帮助您为不同的检测任务选择合适的探针。
什么是探针？
探针是坐标测量机的一部分，主要用来触测工件表面，使得测头的机械装置移位，产生信号触发并采集一个测量数据。一般的探针都是由一个杆和红宝石球组成。
通过需要测量的特征，您可以判断应当使用探针的类型和尺寸。在测量过程中，要求探针的刚性和测尖的形状都达到尽可能最佳的程度。
探针几个主要的术语
A：测针直径
B：总长
C：杆直径
D：有效工作长度 (EWL)
总长：指的是从探针后固定面到测尖中心的长度
有效工作长度 (EWL)：指的是从测尖中心到与一般测量特征发生障碍的探针点的距离
选择探针的原则
为保证一定的测量精度，在对探针的使用上，您需要：
探针长度尽可能短：探针弯曲或偏斜越大，精度将越低。因此在测量时，尽可能采用短探针。
连接点最少：每次将探针与加长杆连接在一起时，您就额外引入了新的潜在弯曲和变形点。因此在应用过程中，尽可能减少连接的数目。
使测球尽可能大
主要原因有两个：
1，使得球/杆的空隙最大，这样减少了由于“晃动”而误触发的可能
2，测球直径较大可削弱被测表面未抛光对精度造成的影响
RENISHAW探针系列介绍
测球材质
红宝石
最常见的测球的材料是红宝石，因为红宝石是目前已知的最坚硬的材料之一。红宝石球具有良好的表面光
洁度，并具有优异的耐压强度和抗碰撞性。
只有极少的情况不适宜采用红宝石球，如下两种情况下，推荐采用其他材料制成的测尖：
第一种是在高强度下对铝材料制成的工件进行扫描。主要原因在于材料吸引，基于一个称为“胶着磨损”的现象会在触测过程中发生。在这种情况下，一个较好的选择是氮化硅。
第二种情况是对铸铁材料工件进行高强度扫描，这时会在红宝石表面产生“磨损”。在这种情况下，推荐使用氧化锆球。
氮化硅
氮化硅拥有许多与红宝石同样的特性。它是一种非常坚硬并可抗磨损的瓷，并可加工成高精度的球，并进行高度表面抛光。氮化硅与铝材料不吸引，因此不会产生红宝石球上出现的磨损。但是，氮化硅在扫描钢表面时呈现较多的磨损，因此其应用最好定义为测量铝。
氧化锆
氧化锆球是一种特别坚韧的陶瓷材料，其硬度和耐磨性接近红宝石，基于其表面属性，使其是扫描钢工件表面的理想选择。
测杆材质
钢
探针的杆一般是由无磁性的不锈钢制成，大多具有2mm或更多的测球直径，杆长度可达到30mm。在这种情
况下，不锈钢杆具有良好的刚性质量比。
碳化钨
碳化钨杆是在测量采用1mm测球的细杆情况下，或者是超长达到50 mm杆情况下具有最好的刚性。在这种情况下，重量会成为影响因素，因为弯曲会造成刚性损失。
陶瓷
在测球直径大于3 mm的情况下，或者是长度大于30 mm，陶瓷杆相对钢具有更好的硬度。较碳化钨，重量更轻，同时由于在碰撞过程中易碎，而为测头提供更好的保护。
碳纤维 (RENISHAW GF)
有许多等级的碳纤维材料，RENISAHW GF具备良好的硬度指标，在纵向和扭矩方面，同时具有特别轻的重
量。
RENISHAW GF对于长度在50mm以上的探针来说，具有最佳的刚性质量比。
探针的形状
直探针
结构最简单的探针系统包括球度非常好的工业红宝石球，杆材料可以选择。
红宝石是非常硬的材料，做成的探针的磨损量最小。它的密度也非常低，这样针尖质量最小，从而可以避
免由于机器运动或振动而造成的探针误触发。
使用的杆可以有多种材料可供选择–不锈钢，碳化钨，陶瓷和各种特殊的碳纤维材料“Renishaw GF”。
–这些结构简单的红宝石探针更适合于多种检测应用场合。
探针的有效的工作长度（EWL）是杆在触测被测元素之前红宝石球的变动范围。
如何来选择球的尺寸和探针的EWL是由待检测的元素的尺寸决定的。尽可能选择大的红宝石探针球和尽可能短的杆，可以保证最大的球/杆距离，这样可提供更有效的EWL。使用更大一些的红宝石球可以降低待测
组件表面粗糙度的影响。
当使用长的探针和加长杆组合来测量时，不推荐使用标准的动态触测测头，由于这种情况下使用时探针容易弯曲变形，刚性会降低，精度也会损失。这和使用其他类型的测头如允许有弹性变形的测头，它们的触测力非常低，允许使用长的探针和加长杆组合，而不会带来明显的精度损失。
星型探针
这些探针组合在一起允许你使用多探针测头来测量复杂的元素和孔。四个或五个红宝石探针安装在刚性的不锈钢中心上。可提供标准尺寸探针，也可以选择不同的探针，你可以使用五方向探针和任一个RENISHAW
提供的探针来组合星型测头。
星型探针可用于检测多种不同的元素。使用多探针测头可以有效降低检测时间。减少在测量诸如边缘或凹槽等内部特征时移动测头到极限点的需要。可以使用星型测头在Z方向进行有效的检查，这是由于探针可以探测到探针体的直径范围外侧。星型探针上的每个探针都要求校准，这和单探针校准方式一样。
圆盘探针
这些探针用于测量钻孔的切口和凹槽，通常用星型测头是探测不到的。可以将它们想象成球度非常好的球“截面”，有多种直径选择和厚度选项。所有的旋转调整和增加中心探针的能力都是RENISHAW圆盘探针的
触测范围，使其具有柔性和易于使用。
用简单圆盘的“球型边缘”来探测和使用相当的大探针球是同样有效的。然而，使用球型探争时，球表面的小区域接触工件，而薄的圆盘却要求精细的角度校正，以便保证正确地触测待测工件。
简单圆盘仅仅要求一个直径的验证数据（通常在环行量规中），但只限制在X 和 Y 两个方向中。
考虑探测深的钻孔底部会带来的额外的柔性变形，圆盘也允许有带螺纹的中心以便可以固定中心测杆（接
近圆盘也是有限的）。
特殊应用的探针
多种专用探针可以用来测量多类元素诸如：螺纹体，薄截面材料，工具箱以及其他专业应用。
圆柱探针
用于探测薄壁材料的孔。此外，各种带螺纹的元素可以被探测，螺纹中心被定位。球端圆柱探针允许多角度采集数据和在X，Y，Z三个方向探测，这样可以进行表面检测。
尖探针和陶瓷中空球状探针
设计尖状探针是为了检测螺纹体，特殊的点和划线。圆端尖探针允许更精确的测量和特征元素的探测。可
以用于更小的孔的检测。
陶瓷材料的中空球状探针对于探测X，Y和Z三个方向比较深的元素和钻孔都是理想的。仅需要一个探测杆。在这个范围有两型号是直径18 mm和30 mm。这些探针通常被设计与TP2/TP20/TP200和TP6来配合使用。
大直径球的探测可减小粗糙表面的影响如何实现测量系统在复杂车间环境下的应用
今天，随着现代制造流程步伐的加快，测量机放置在计量室而远离实际的加工现场越来越不合实际。因为这样的话，被测工件需要首先被运送到计量室，经过温度平衡，然后测量工件，输出报告和准备信息，这些都需要一定的时间。而目前将测量机移到生产现场，实现产品制造过程的实时控制成为很多企业的迫切需要。这时，测量机更多地被视为生产设备。同时，检测设备更加靠近生产现场将会为检测过程本身带来许多好处，包括减少了运送工件的时间和成本，由于加工和检测的环境温度一致而避免了温度恒定的时间。但同时也为测量机带来了挑战，因为制造的环境相对经过严格环境温度控制的计量室来说要恶劣，因为传统的测量机设计是趋向于环境完好的计量试验室而言的。
车间现场影响到测量机重复性的因素包括温度、相对标准温度要求的温度变化以及温度在时间和空间上的变化，这包括了周末的停机、日照、周围机器产生的热量以及季节的变化等等。
为避免环境对于测量性能的影响，适应车间环境的测量设备应运而生，能够适应车间环境下特有的温度变化、空气污染和振动。配合先进的多测头结构温度补偿技术，避免了由于温度变化而引起的变形，保证了温度变化环境下的测量精度。
来自意大利DEA公司的A.C.T.I.V.结构温度补偿技术通过硬件和软件结合的办法实现由于温度变化而引起的变形产生的误差。多达32个温度传感器被放置在测量机的关键部位，通过对大量温度传感器反馈信
息的实时逻辑计算，实现对于温度变换产生变形的补偿。
当然，许多测量机还结合了其他设计技术，以适应车间复杂的环境条件。如：
- 温度绝缘外罩
- 光栅安装座的特殊设计，避免由于机器结构变化而引起的读数变化
- 风琴罩
- 加压机器外罩，保证车间的污染空气的排放
- 强迫通风系统，保证了整机上下温度一致
。
复杂几何形状工件的计量解决方案
在计量科学领域，人们根据被测对象几何形状的复杂程度，将工业领域中的测量问题分为箱体类工件测量和具有复杂几何形状工件测量。所谓箱体类工件就是指那些由基本几何元素（点、线、面、圆、圆柱、圆锥、球）组成的几何工件，包括齿轮箱工件，发动机箱体，机床加工部件或者是由简单的自由形状曲面组成的冲压模、铸模、玻壳工件等等。与箱体类工件相对应的是复杂几何形状工件，这类工件主要由具有明确数学定义的复杂曲线曲面构成，例如各种类型的齿轮，齿轮加工刀具，凸轮轴，配对螺旋压缩机转子部件，蜗杆蜗轮以及步进齿轮等等。
在传统测量方法选择上，人们主要依靠下述两种测量手段完成工业领域上述工件的测量，即通过三坐标测量机执行箱体类工件的检测，通过专用测量设备，例如专用齿轮检测仪、专用凸轮检测设备等完成具有复杂几何形状工件的测量。因此对于从事生产复杂几何形状工件的企业来说，完成上述产品的质量控制企业不仅需要配置通用测量设备，例如三坐标测量机，通用标准量具、量仪，同时还需要配置专用检测设备，例如各种尺寸类型的齿轮专用检测仪器，凸轮检测仪器等。这样往往导致企业的计量部门需要配置多类型的计量设备和从事计量操作的专业检测人员，因此企业无法实现柔性、通用计量检测，计量设备使用效率较低，同时企业负担较高的计量人员的培训费用和计量设备使用和维护费用。因此，如何降低企业的测量成本，计量人员的培训费用，测量设备的使用和维修费用，达到提高测量检测效率的目的，使企业具备生产过程的实时质量控制能力。这将关系到企业在市场活动中的应变能力，对帮助企业建立并维护良好的市场信誉，具有重要的决定作用。
在高精度测量领域，德国LEITZ公司凭借其在高精度测量领域积累的世界级测量技术以及丰富的应用理论知识，通过高性能、高精确度的PMM-C三坐标测量机与功能强大的工业级计量软件QUINDOS的结合，不断解决来自工业各个领域的高精度和复杂几何形状的计量需求。LEITZ在公司的发展历史上，主要从事研制、开发、制造超高精度坐标测量机，包括在世界高精度三坐标测量机的发展历史上具有里程碑意义的PMM机型，由于PMM机型在测量能力上具有超高精度，同时使用性能上具备长期运行的稳定性。因此PMM
型坐标测量机能够在全球安装总数超过1,000台，其中有近百台服务于中国各大精密加工企业，例如航空航天部件生产企业、汽车部件生产企业以及高精度齿轮加工企业。
LEITZ公司为了提高高精度坐标测量机的检测效率，降低单件工件检测的测量成本，于2001年成功地推出了目前世界性能最好的PMM-C型坐标测量机，其动态指标分别为最大测量加速度3000mm/秒2, 最大测量速度400mm/秒, 平均触测频率40点/秒。在主机结构形式上，为了实现测量系统极高测量精度和测量性能的长期稳定性，PMM-C超高精度坐标测量机具备如下特征：
在主机部件材料选择上，采用具有长期稳定性和对温度变化不敏感的材质构成，例如在整体基座，移动平台和Y轴横梁上采用花岗岩，结构支撑立柱采用铸铁材料。
为了实现系统测量性能的长期稳定性，PMM-C坐标测量机在结构形式上为封闭框架：整体花岗岩的主机基座，移动工作台，铸铁立柱以及花岗岩横梁组成高强度的闭式结构。由于PMM-C坐标测量机具有很高的结构强度，因此测量系统即使在加速/减速，或是环境存在某种振动的情况下仍能保持极高的测量精度。
由于PMM-C坐标测量机的各个运动轴，在机械结构上彼此独立，因此在整个测量过程中，三个坐标轴独立运动，使得系统在整个测量空间内具有相同量精度性能。光栅尺的布置尽量靠近被测工件，有效的消除了阿贝误差的影响。中央布置驱动系统，消除了坐标轴在运动过程中扭转和偏移。
传动系统上采用伺服电机、高精密循环滚珠丝杠，保证测量系统即使在很高系统加速度的情况下，仍然具有稳定的定位精度。
探测系统采用3维模拟扫描测头，不但能够提供性能优良的连续3维动态扫描功能，而且测量系统还能够进行精度极高的触发测量。在测量过程中，探针始终沿被测工件表面的法向矢量方向进行触测。因此，即使在配制较长的测杆加长杆的情况下，测量系统也能够自动补偿测头系统的形变和弯曲。
采用国际权威机构认证，具有确定热膨胀系数的金属光栅系统，由于光栅系统具有与被测金属工件相近的热膨胀系数，确保系统即使在比较大的测量范围内，仍然具有极高的测量精度。同时测量系统具有非常小的系统分辨率，保证了测量数据具有稳定的重复精度。
由于PMM-C坐标测量机在结构上存在上述特征，因此整机系统具有非常小的长度测量示值误差MPEE值和空间探测误差MPEP值。例如对于PMM-C 700P坐标测量机在19℃～21℃的温度范围内的最大允许长度测量示值误差MPEE=0.6+L/600[um]，最大允许空间探测误差MPEP=0.6[um]。
在将PMM-C坐标测量机应用于实际的工业计量检测过程当中，逐渐引入了一种新的测量理念—采用高精度通用测量设备完成工业生产领域的决大部分的测量检测任务。通过PMM-C坐标测量机与QUINDOS专用计量软件相结合不但能够完成箱体类工件的检测，而且能够执行具有复杂几何形状工件的检测任务。LEITZ 生产的高精度PMM-C坐标测量机系统之所以能够执行复杂几何形状的检测任务，是因为测量机系统具备了两个必要的基本条件：
1、测量系统具有超高的测量精度性能，特别是坐标测量机极小的空间探测误差MPEP值；
2、对于各种几何形状的测量，必须具备专业计量软件，同时软件必须具有正确的数学算法。
QUINDOS专业计量软件的数学算法的正确性和有效性均通过德国国家物理研究所PTB的权威认证，达到工业领域最高精度标准，其中软件长度测量误差小于0.1um，角度测量误差小于0.1秒。
高精度坐标测量机PMM-C作为通用计量检测设备，不但能够代替其他类型的专用检测设备，例如代替传统意义的形状检测仪、齿轮测量设备和凸轮轴检测设备，执行复杂几何形状检测功能，降低了企业执行计量检测任务所需的设备投资，而且在节省企业计量费用，提高计量检测精度方面也发挥出重要的作用。首先，在同一台计量设备或同一型号的计量设备上执行检测任务，有效的降低了由于操作人员的差异所引起的偶然误差，同时系统误差来源单一，能够实现对不同工序的测量结果进行统一的评价，测量结果完全符合ISO标准的规定，测量结果具有更高的置信度水平；其次对于生产企业来讲，完成企业计量检测需要更少的操作人员，更少的培训服务以及降低的设备维修保养费用。同时在最大限度上发挥了设备的使用效
能，降低了企业的检测成本。
坐标测量机的精度指标作为衡量测量性能的重要参数之一，直接决定了坐标测量机能否具备执行复杂几何形状工件的检测能力。例如在国际标准ISO 10360坐标测量机性能检测标准中规定了坐标测量机在检测几何元素的长度，位置度和几何元素形状误差时所采用的测量精度指标—最大允许长度测量视值误差MPEE和最大允许空间探测误差MPEP。其中最大允许长度测量示值误差MPEE与测量几何元素长度和位置度相关；最大允许空间探测误差MPEP为衡量坐标测量机检测几何元素形状误差的重要指标。其中后者在坐标测量机检测复杂几何形状的具体应用中被定义为坐标测量机形状检测的最大允许误差MPEP。下图提供了坐标测量机在检测形状误差时，坐标测量机形状测量最大允许误差MPEP值与被测工件允许的形状误差之间的关系。
注：坐标测量机的形状测量误差R值最大为被测量几何元素形状误差的1/3。
从上图我们知道PMM-C坐标测量机在检测直齿轮或斜齿轮时，坐标测量机的形状测量误差R与齿向测量误差ff和齿面测量误差fβf之间的数量关系，由此我们可以进一步计算出PMM-C高精度坐标测量机测量齿轮所能达到的精度等级。
上表依据DIN 3692标准规定，模数6～10，齿宽20～40mm，螺旋齿轮齿向误差ff,齿面形状误差fβf 以及执行检测功能的坐标测量机所应具备的最大形状测量误差。因此LEITZ生产制造的高精度坐标测量机产品针对特定的齿轮模数，齿轮直径，能够执行依据DIN标准规定一级齿轮的检测任务。PMM-C坐标测量机能够执行齿轮检测的类型包括内外正齿轮、斜齿轮、螺旋伞齿轮、冠装齿轮等等。在测量过程中，通过LEITZ专利制造的TRAX 3维矢量测头的不同测杆组合，完成齿轮检测工作。例如，单测针完成正齿轮检测，8-星型测针组合完成斜齿轮检测，6-星型测针组合完成螺旋伞齿轮的检测。由于在测量过程中，采用多种测针组合，完成检测任务，因此PMM-C坐标测量机在执行具有复杂几何形状工件检测任务的过程中不需要额外附加旋转工作台。PMM-C坐标测量机在执行具有回转轴线的复杂几何形状的检测任务方面，与传统专用检测设备或者是坐标测量机与转台相结合的测量系统相比较存在下述明显的优势。
首先，能够显著的提高测量效率。PMM-C坐标测量机与QUINDOS专用测量软件相结合，同时配以QUINDOS 软件托盘测量模块，能够实现同类型齿轮的批测量。
上图为PMM-C 700高精度坐标测量机托盘测量圆柱齿轮，齿顶圆直径为φ90mm，其中系统的测量范围为L×W 1200×1000mm，通过下述的计算公式我们能够确定在Y向能够测量的最多齿轮数，其中测量过程中测尖的移动需要5mm的间隙，8-星型测针组合在Y向的最大尺寸L=100mm，
公式：2×(50＋5)＋ (S-2)×(5＋100＋5)＋S×90≤1000,
结论：S≤5，其中S为齿轮托盘测量Y向最多齿轮数
因此对于上述尺寸类型齿轮的测量，通过一次装夹，单次最多能够批测量35个圆柱齿轮。同时在PMM-C 700坐标测量机执行测量工作的过程中不需要人工干预。使测量过程具有极高的检测效率，因此能够对齿轮加工提供实时的生产控制。例如与GLEASON齿轮加工中心相连接的GAGE 4/WIN测量接口，能够根据GLEASON刀具的基本设置，自动生成伞齿齿面上的探测点，对齿轮加工中心提供实时的加工参数修整，从而形成了齿轮加工的闭环控制，该过程的原理如下：
其次，测量结果具有极高的准确性，由于坐标测量机由3个运动的坐标轴组成，同时3个坐标轴之间又有垂直度的要求，因此坐标测量机主机部分对测量结果产生系统误差影响主要由与运动轴相关联的21项误差构成即每个坐标轴存在6个自由度误差，3个坐标轴之间存在3个垂直度误差。而对于具有旋转工作台坐标测量机而言，对测量结果产生影响的系统误差远远大于以上提到的21项系统误差，至少还应该包括与旋转工作台旋转轴线相联系的6个自由度误差以及旋转轴线与其他3个运动轴之间3个位置度误差。同时，通过PMM-C坐标测量机检测诸如齿轮工件的过程中不存在装夹误差。因此，PMM-C坐标测量机在检测具有回转轴线复杂几何形状工件时，与其他通过旋转工作台进行测量的的检测设备相比具有更高的检测精度。有鉴于此，美国国家标准与技术研究院采用LEITZ公司制造的PMM 866坐标测量机校验标准齿轮。
最后，PMM系列坐标测量机具有更加广泛的测量对象范围，例如对于检测齿轮工件来讲，可以测量的齿顶圆直径为φ2mm～φ3700mm，可以测量的齿轮模数≥0.25。在回转工件轴线方向不存在可测量高度的限制，例如PMM-C坐标测量机能够测量任意长度的蜗杆和压缩机转子部件。同时PMM-C坐标测量机在检测某几种几何工件上具有唯一性，例如步进齿轮的检测只能够在PMM-C坐标测量机上完成。
PMM-C坐标测量机与QUINDOS专业计量软件相结合，在工业计量领域实现了完全意义的通用计量检测设备。不但能够执行箱体类工件的高精度检测，而且能够执行具有复杂几何形状工件的计量检测任务。例如，PMM-C坐标测量机能够执行各种类型齿轮工件检测，齿轮加工刀具的检测，螺旋压缩机转子部件的检测，气轮机叶片的检测以及蜗轮蜗杆的检测。在复杂几何形状的制造领域，PMM-C高精度坐标测量机与工业级测量软件QUINDOS的结合，对生产企业的测量技术革新，测量效率的提高以及整体生产成本的降低发挥着越来越重要的革新作用
介绍了测量造型中应用的三维测量技术, 并以实物模型为例重点介绍了基于三坐标测量机（CMM）的接触式扫描技术，表明了接触式扫描技术在高精度测量应用中的优势。
简要:介绍了测量造型中应用的三维测量技术, 并以实物模型为例重点介绍了基于三坐标测量机（CMM）的接触式扫描技术，表明了接触式扫描技术在高精度测量应用中的优势。
1.引言
随着汽车、船舶、航空、航天和模具工业的飞速发展，对产品外观、性能等方面的要求越来越高，使得自由曲面零件在现代工业中得到了越来越广泛的应用。并且在产品和模具开发过程中，设计常常不是从已知的图纸或理论数据开始，而是直接以实物样件作为设计依据或参考模型。因此必须借助于坐标测量设备，从实物模型获取数据，采用测量造型技术来得到CAD数学模型以便于进行修改，并同时生成数控代码通过CNC生产出产品或开发制造出模具。
由于计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。本文介绍了测量造型中应用的三维扫描技术，对其精度、速度、适用范围进行了分析与比较，以目前市场上流行的超薄CRT电视机中的16：9扁平玻锥和ZEISS VAST扫描测头为例，重点介绍了基于三坐标测量机（CMM）的接触式扫描技术在测量造型中的应用。
2.三维扫描技术简介
三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。
三维检测技术是近十年来蓬勃发展起来的新兴研究领域，常见的三维物体形状检测方法可以分为接触式和非接触式两大类，而检测系统与物体的作用不外乎光、声、机、电等方式，主要的检测方法如下图所示。
图1 三维物体形状检测方法
下表从精度、速度、适用范围对主要的检测方法进行了分析与比较。
表各种测量方法的比较
非接触测头数字化速度高,比如激光带扫描可达到 19000 点, 3D成像每场可达 1,300,000 点（一场约需要 10 秒种）, 然而, 非接触测头的精度比较低,低于25 微米（100x100x100 mm3 ）, 且物体表面条件: 如质地, 颜色粗糙度反光程度等，都会影响非接触测头的数字化效果。此外，现有光学三维测量主流技术及其设备主要针对的是漫反射物体的三维测量，难以有效地测量非漫反射物体．而在实际应用中，大量被测物体的表面性
为非漫反射，特别是在工业领域，非漫反射物体更是占有较大的比重，如抛光模具等精加工零部件、印刷电路板的焊点等。对于希望作高精度拷贝的应用或生产中的精加工工件来说，使用接触式扫描测头仍然有不可取代的优势。
接触式测量中目前使用最为广泛的和最为可靠的方法是坐标测量机（CMM）。传统的测量机多采用触发式接触测头，每一次获取自由曲面上一点的X、Y、Z坐标值。这种测量速度慢，而且很难测得较全面的曲面信息。九十年代初，一些坐标测量机生产厂家，先后研制出三维力位移传感的扫描测量头，这些测量头可以在工件上滑动测量，连续获取表面的坐标信息，其扫描速度可高达8m/min，数字化速度可高达500点/秒，数字化精度可以达到 1 微米，缺点是数字化速度低。但德国ZEISS的三坐标机通过其主动式高速扫描VAST模拟测头和强大的CALYPSO、HOLOS、DIMETSION等测量软件从特征元素自动识别、数学找正、未知曲线曲面扫描等等方面极大程度地弥补了测量效率问题，与非接触式三维检测方法需要较多的前期准备工作如喷显影剂、贴参考点或参考球、调整背景亮度或后期较大工作量的数据处理等相比，在总耗时上缩短了差距，成为高精度工件反求测量的良好选择。
3.接触式扫描测绘应用实例
在玻璃制品生产中，为加快产品开发进度，除了根据用户提供的产品图纸进行模具设计外，对样品实物进行测绘造型可以更好地了解产品的实际使用要求和更准确地快速确定出模具型腔尺寸。对于玻璃这样的非漫反射物体，接触式扫描测量在精度和速度方面具有不可取代的优势。
图2 未知线扫描测量中的扁平玻锥
图3 测量结果IGES输出
图2、3为目前市场上流行的超薄CRT电视机中的16：9扁平玻锥在ZEISS PRISMO测量机上用CALYPSO 测量软件中Iterative BaseAlignment数学找正法建立工件坐标系后，按未知曲线Digitize模式用VAST 扫描测头进行闭线扫描等高线的情况和CALYPSO内嵌CAD模块对曲线测量结果和工件坐标系的IGES精确输出。
与非接触测量法获得工件外形点云数据后需要通过Surfacer、CopyCAD等专用RE软件进行除噪、过滤、平滑、稀疏等预处理不同，由于主动式连续扫描测头能够精确地得到测点的坐标和法矢，所以数据预处理的工作大为简单。对玻锥测点数据只需去除每条曲线两端触测点附近的几点数据和在CAD软件中由点构建曲线时的个别异常点即可。
图4 CAD软件中的测结果数据点
图5 产品CAD造型
将处理后的点数据导入CAD软件中按点→线→面的方法逐条构建曲线，再采用过曲线造面的方法分片构面，然后通过曲面编辑的方法得到整个产品的造型。或是通过Surfacer、CopyCAD等专用RE软件进行除噪、过滤、平滑、稀疏等预处理后构造三角面片再生成曲面也可得到整个产品的造型。如图4、5所示。
4.结束语
对实物模型进行测量造型过程中的三维数据采集方法多种多样，非接触式或接触式扫描测量都有各自的应用范围，在高精度和非漫反射物体等的测量中，基于三坐标测量机（CMM）的接触式扫描测头仍然具有明显的优势，并将继续在产品和模具开发中发挥重要作用