当测量机本身不动时,控制系统读取的坐标数据是固定的,但测头旋转到不同角度后,红宝石中心的位置却发生了变化。因此,测量软件显示的坐标数据不能是光栅尺的原始读数,而必须是红宝石中心的空间位置。也就是说,当测头旋转导致红宝石位置改变时,软件显示的坐标也应随之更新。
为了实现这一功能,通常采用以下方法:在测量机空间内固定一个高精度标准球,然后用所有测头分别测量这个标准球,并记录各自的球心坐标。例如,1号测头测得的球心坐标为 (X₁, Y₁, Z₁),2号测头测得 (X₂, Y₂, Z₂),依此类推,N号测头测得 (Xₙ, Yₙ, Zₙ)。软件将1号测头的球心坐标作为基准,那么其他测头相对于1号测头的偏置量就可以计算出来:
- 2号测头偏置:ΔX₂ = X₂ - X₁,ΔY₂ = Y₂ - Y₁,ΔZ₂ = Z₂ - Z₁;
- N号测头偏置:ΔXₙ = Xₙ - X₁,ΔYₙ = Yₙ - Y₁,ΔZₙ = Zₙ - Z₁。
测量软件会自动保存这些偏置值,整个过程通常可以自动完成。当操作者切换使用其他测头时,软件会自动补偿其与1号测头之间的偏置,从而确保显示的坐标始终是红宝石中心的真实位置。这样一来,无论使用哪个测头进行测量,都能获得一致且准确的数据。
测头校正的第二个目的是获取红宝石的动态直径。传感器的触发过程是这样的:当测量机的Z轴带动测头接近工件,传感器接触工件后,需要在测头发生偏转时才会产生触发信号。此时,测量机的光栅读数头已经“越过”了工件的表面,进入工件内部,尽管这个超前量非常微小(通常约5微米),但对于高精度测量而言已经不可忽略。
为了解决这个问题,我们采用逆运算的方法进行修正。具体做法是:使用一个已知直径的高精度标准球(注意,用于获得测头偏置时也使用了同一个标准球,但那时只需高精度,不要求精确直径),测量这个标准球。根据公式:
标准球直径(r)= 未补偿的测量直径(R) - 红宝石直径
可以反推出:
红宝石直径 = 未补偿的测量直径(R) - 标准球直径(r)
这样计算出的红宝石直径通常小于其静态直径,我们称之为“动态直径”。这一计算过程同样由测量系统自动完成。
综上所述,测头校正工作包含两个核心任务:求解“测头偏置”和求解“动态直径”。实际操作非常简单,只需测量一个已知直径的高精度标准球即可。需要注意的是,在一组测头的校正过程中,这个标准球的位置不允许移动。