測頭是三座標測量機的重要部分，一般的測頭是由一個杆和紅寶石球組成，主要用來測量工作表面，通過測端的機械位置移動，觸發信號並採集一個測量數據。可見測頭的性能直接影響測量精度和測量效率。觸發式測頭結構簡單、成本低，可用於高速測量，所以廣泛應用於現代三座標測量機中。但由於其精度稍低，而且不能以接觸狀態停留在工件表面，因而只能對工件表面作離散的逐點測量，不能作連續的掃描測量。
常用觸發式測頭內部結構如圖1所示。測杆安裝在三角架上，而三角架的三條圓柱腿定位於三對觸點上，當測杆沒有受到測量力時，三角架的三條圓柱腿與三對觸點均保持接觸；當測杆的球狀端部與工件接觸時，不論受到X、Y、Z哪個方向的接觸力，至少會引起一個圓柱腿與觸點脫離接觸，從而引起電路的斷開，產生階躍信號，通過採樣電路，將沿三個軸方向的座標數據存儲處理。同時一個與測杆同軸的彈簧提供預載，以測頭凸角存在的原因是觸發式測頭的三點設計原則，當作用給測端一個特定方向的力時，可能會產生繞一個或兩個接觸點的旋轉，導致所需確保圓柱腿與觸點的接觸及復位。因此這種測頭具有信號觸發的開關機構、測頭再定位機構和超行程保護機構。
三座標測量機進行測量時，測頭測端與被測零件接觸至測頭觸發之間的過程為“預行程”。預行程的存在並非是誤差源，因為在測頭認證過程中，生產廠家已使用一個已知半徑的標準球來確定一個合理的測針半徑來消除平均預行程的影響。
觸發力的不同，即產生預行程變化，如圖2所示。圖中可以明顯看到三個凸角，反映了預行程的變化量接近17um。這種變化模式顯示了測頭結構的三次對稱性。這種凸角大幅降低了三座標測量機執行高精度測量的能力，例如圓度及圓柱度的測量。
本文源於 微信公眾號：測量俱樂部
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