三坐標(biāo)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)球原理與標(biāo)定直徑
1 : 標(biāo)準(zhǔn)球原理
在進(jìn)行測(cè)針紅寶石球標(biāo)定時(shí)，配合標(biāo)準(zhǔn)球使用。常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)球直徑一般在（10-50）mm之間，其基本數(shù)值和形狀誤差均已按計(jì)量技術(shù)規(guī)范校準(zhǔn)，出廠(chǎng)附件中所配置的標(biāo)準(zhǔn)球一般都會(huì)帶有校準(zhǔn)證書(shū)。標(biāo)定測(cè)頭之前須先在測(cè)量系統(tǒng)中對(duì)測(cè)頭進(jìn)行定義，如選擇測(cè)座、測(cè)頭、加長(zhǎng)桿、測(cè)針、標(biāo)準(zhǔn)球?qū)嶋H直徑等參數(shù)，同時(shí)需要定義測(cè)頭編號(hào)，該編號(hào)能區(qū)別測(cè)頭的位置、角度和長(zhǎng)度。
然后用手動(dòng)、操縱桿、自動(dòng)方式在標(biāo)準(zhǔn)球的球表面四周以點(diǎn)接觸的方式測(cè)量5點(diǎn)以上（通常推薦測(cè)量8-12點(diǎn)），測(cè)量的一系列點(diǎn)須分布均勻。測(cè)量系統(tǒng)在采集到一系列點(diǎn)的坐標(biāo)（測(cè)針紅寶石球的球心坐標(biāo)）后，按程序?qū)�這些點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)值擬合計(jì)算，獲得擬合的虛擬球球心坐標(biāo)、直徑和形狀誤差。擬合的虛擬球球心直徑與標(biāo)準(zhǔn)球的實(shí)際校準(zhǔn)直徑之差，即為標(biāo)定后的測(cè)針紅寶石球直徑的標(biāo)定值，亦可成為紅寶石球的“標(biāo)定直徑”。同理，其他位置、角度和長(zhǎng)度的測(cè)針均按照上述原理和方法進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)各擬合虛擬球的球心坐標(biāo)，獲得各測(cè)頭之間的空間相對(duì)位置關(guān)系，測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)定結(jié)果計(jì)算出測(cè)頭位置關(guān)系矩陣。
當(dāng)采用不同位置、角度和長(zhǎng)度的測(cè)針對(duì)同一個(gè)零部件不同部位的元素進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)都會(huì)把選用的不同測(cè)針轉(zhuǎn)換到同一個(gè)編號(hào)的測(cè)頭測(cè)針上，就像每次都在用同一個(gè)測(cè)頭測(cè)針進(jìn)行測(cè)量一樣。經(jīng)過(guò)在同一標(biāo)準(zhǔn)球（未更換過(guò)空間位置的）上標(biāo)定過(guò)的測(cè)頭，都能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，這種自動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能為測(cè)量帶來(lái)了較大的便利。
2 : 標(biāo)定直徑
在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，不難發(fā)現(xiàn)存在測(cè)頭測(cè)針標(biāo)定后的“標(biāo)定值”小于名義值的現(xiàn)象，但是該現(xiàn)象不會(huì)影響測(cè)量機(jī)的測(cè)量準(zhǔn)確度。相反，還會(huì)對(duì)觸測(cè)信號(hào)的延時(shí)和測(cè)針的微小形變產(chǎn)生補(bǔ)償作用。在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量系統(tǒng)會(huì)對(duì)測(cè)頭測(cè)針紅寶石球半徑進(jìn)行修正（即上文提到把測(cè)針紅寶石球球心坐標(biāo)換算到觸測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)），這種修正使用的是“標(biāo)定直徑"而不是“名義直徑”。該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因有以下3個(gè)方面：
（1）觸發(fā)式的測(cè)頭在原理上相當(dāng)于杠桿結(jié)構(gòu)。點(diǎn)接觸測(cè)量時(shí)，須使測(cè)頭的傳感器能夠觸發(fā)才能發(fā)出信號(hào)。由于測(cè)針（相當(dāng)于力臂）有一定的長(zhǎng)度，所以在測(cè)針的寶石球接觸到標(biāo)準(zhǔn)球后，還要運(yùn)行一段距離，才能觸發(fā)傳感器，測(cè)針越長(zhǎng)，這段距離就越大。因此導(dǎo)致觸發(fā)信號(hào)有一定的延遲，使擬合球的直徑小于測(cè)針寶石球直徑和標(biāo)準(zhǔn)球直徑之和。測(cè)量時(shí)把擬合球的直徑減去標(biāo)準(zhǔn)球的實(shí)際校準(zhǔn)直徑后，得到的標(biāo)定后測(cè)頭測(cè)針直徑的標(biāo)定值小于其名義值。
（2）測(cè)頭測(cè)針在點(diǎn)接觸式測(cè)量過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生極其微小的形變，這種形變會(huì)加大觸發(fā)信號(hào)的延遲，這也是造成這種現(xiàn)象的原因之一。
（3）測(cè)頭傳感器的觸發(fā)信號(hào)傳遞給計(jì)數(shù)器所需的時(shí)間是固定的。但是在觸發(fā)信號(hào)傳遞的這段時(shí)間內(nèi)，光柵讀數(shù)的變化率與坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的觸測(cè)速度是相關(guān)的，觸測(cè)速度快時(shí)，測(cè)針的“標(biāo)定直徑"就小。