非接触激光测头测量轴线标定系统

　　非接触激光测头安装在三坐标测量机上，可以用于特种脆性材料的内外曲面非接触式测量。在测量过程中不用翻转工件，由内外两个相关联的测量系统实现测量过程。

　　1. 测头对测量系统的不确定度的影响

　　本测量机主要用来测量回转曲面。采用回转工作台带动工件转动，让测头沿着回转曲面的母线运动，在圆柱坐标系中测量。具有运动简单、安全可靠、效率高等优点。

　　工件内外表ICI的测量用的测头是不同的。外测头要有较大的量程，以适应调整偏心的需要。安装内测头的空间紧张，要求体积要小。外测头采用日本Key_ence公司的LK031高精度非接触光学测头。该测头的参考距离30 mm，量程为15 mm，较大的量程为土件安装提供了方便，适合在测头回转体上安装使用。内测头采用LK010，参考距离为10 mm。 LKO10测头的主要特点是体积小。

　　以外测头为例，下面分析非接触测头对三坐标测量机测量系统的不确定度的影响(图1)。

　　图1中测头安装有偏心量。，在正确调整的情况下测量点应在A点，由于偏心的影响落到了B点，由于偏心量e很小，AB在被测ICI的切线方向，由此带来的误差可由下ICI的公式(1)计算

式中D为被测工件的直径。对于本项目给定的任务D200 mm，如果e=0. 3 mm，则0. 000 45 mm。e0. 3 mm就是对测头安装偏心的要求。

　　图1是测头安装方向有偏差角度月的情况。由于β的影响使照射在被测工件表面上的光点偏离理论位置β.R距离。其中R为非接触测头的回转半径。在测头安装方向调整中就是根据偏离量β. R来调整的，利用光电元件可以检测到微米量级。由于β.R在被测ICI的切线方向，因此偏离的影响可以忽略不计。β的另一影响是使光束与被测ICI不垂直。实验表明，LK031高精度测头在偏离法线几十度情况下仍然能够正常土作，不产生显著测量误差，因此安装方向偏差的影响可以忽略不计。

　　由于目前商品测头回转体在设计上，均没有考虑怎样与激光三角法非接触测头配合使用中的定位问题，需要通过一些附加零件来保证它们的径向、轴向和角度定位。本项目拟采用的夹具系统如图2所示结构(仅以外测头为例)。非接触激光测头安装在测头安装架上，通过安装架上的弹簧夹头联接到测头回转体上。安装架使激光测头相对十弹簧夹头实现径向、轴向和角度定位，靠锁紧螺钉将其固定。

　　2非接触激光测头测量轴线的标定

　　使用坐标测量机进行非接触测量，先安装测头回转体，再安装测头。对于外表面测量选用RENISHAW公司的测头回转体PH10M、内表ICI测量选用PH10To测头回转体可以带着测头围绕Z轴360^。回转，还可绕水平轴在0一105^。范围回转。