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三坐標(biāo)測量儀的測量功能受儀器結(jié)構(gòu)影響外，測量系統(tǒng)也是極為重要的因素之一。因此為獲得測量效果而言，需依據(jù)測量工件的種類不同，選擇適當(dāng)?shù)臏y頭。
測頭作為測量傳感器，是坐標(biāo)測量系統(tǒng)中非常重要的部件。三坐標(biāo)測量機(jī)的工作效率、精度與測頭密切相關(guān)，沒有先進(jìn)的測頭，就無法發(fā)揮測量機(jī)的功能。坐標(biāo)測量機(jī)的發(fā)展促進(jìn)了新型測頭的研制，新型測頭的開發(fā)又進(jìn)一步擴(kuò)大了測量機(jī)的應(yīng)用范圍。按測量方法，可將測頭分為接觸式(觸發(fā)式)和非接觸式兩大類。觸發(fā)式測量頭又分為機(jī)械接觸式測頭和電氣接觸式測頭；非接觸式測頭則包括光學(xué)顯微鏡、電視掃描頭及激光掃描頭等。下面就接觸式測頭和它的半徑補(bǔ)償誤差為大家做個詳析。
接觸式測頭的分類
1、機(jī)械接觸式測頭
接觸式測頭又稱為剛性測頭、硬測頭，一般用于靜態(tài)測量，大多作為接觸元件使用。這種測頭沒有傳感系統(tǒng)，無量程、不發(fā)訊，只是一個純機(jī)械式接觸頭。機(jī)械接觸式測頭主要用于手動測量。由于人工直接操作，故測頭的測量力不易控制，只適于作一般精度的測量。由于其明顯的缺點(diǎn)，目前這種測頭已很少使用。
2、電氣接觸式測頭
電氣接觸式測頭又稱為軟測頭，適于動態(tài)測量。這種測頭作為測量傳感器，是與工件接觸的部件，每測量一個點(diǎn)時，測頭傳感部分總有一個“接觸—偏轉(zhuǎn)—發(fā)訊—回復(fù)”的過程，測頭的測端與被測件接觸后可作偏移，傳感器輸出模擬位移量的信號。這種測頭不但可用于瞄準(zhǔn)(即過零發(fā)訊)，還可用于測微(即測出給定坐標(biāo)值的偏差值)。因此按其功能，電氣接觸式測頭又可分為作瞄準(zhǔn)用的開關(guān)測頭和具有測微功能的三向測頭。電氣接觸式測頭是目前使用的測頭。
測球的半徑補(bǔ)償誤差分析
1、測針的選擇
正確選擇和使用測頭是影響三坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度的重要因素。測針安裝在測頭上，是測量系統(tǒng)中直接接觸工件的部分，它與測頭的通訊式連接渠道稱作觸發(fā)信號。如何選用合適的測針類型和規(guī)格取決于被測工件的特征，但是在任何情況下，測針的剛性和測球的球度都是不可或缺的。
工業(yè)用紅寶石是高硬度的陶瓷材料，紅寶石測球具有很好的球度，測量時紅寶石測球的球頭磨損可忽略不計。測針針桿一般用非磁性的不銹鋼針桿或碳鎢纖維針桿，以保證測針的剛性。測針的有效工作長度(EWL)使得測針接觸工件時可獲得精確的測點(diǎn)位置。球頭尺寸和測針有效工作長度的選取取決于被測工件。可能的情況下，選擇球頭直徑盡可能大、測桿盡可能短的測針，以保證的球頭/測桿距，獲得有效工作長度和測針剛性。需要時可加長測桿以增大探測深度，但值得注意的是，使用測針加長桿會降低剛性，從而降低測量精度。
2、測球半徑補(bǔ)償誤差
當(dāng)測針接觸到工件時，三坐標(biāo)測量機(jī)接收的的坐標(biāo)值應(yīng)是紅寶石球頭點(diǎn)坐標(biāo)，顯然，測量軟件將自動沿著測針從接觸點(diǎn)回退的方向加上一個測球半徑值作為測量值。但該測量值是一個與測頭的機(jī)械慣性有關(guān)的動態(tài)值。實際上，測量作為一個動態(tài)過程，其測量值應(yīng)該考慮到從測頭采點(diǎn)到實際向系統(tǒng)傳送該點(diǎn)坐標(biāo)值時發(fā)生的機(jī)器空間移動距離。盡管這個距離極小，但對系統(tǒng)計算動態(tài)尺寸有一定影響。
在實際測量時，每測量一個元素，系統(tǒng)都可以自動區(qū)分測球半徑的補(bǔ)償方向，計算正確的補(bǔ)償半徑。在采點(diǎn)開始后，測量軟件將在沿著測針接觸工件的方向上對測球進(jìn)行半徑補(bǔ)償。但被補(bǔ)償點(diǎn)并非真正的接觸點(diǎn)，而是測頭沿著測針接觸工件方向的延長線上的一個點(diǎn)。這樣就造成了補(bǔ)償誤差，產(chǎn)生誤差的大小與測球的半徑及該工件被測面與笛卡爾坐標(biāo)軸的夾角有關(guān)，夾角越大，誤差越大。
（1）測球半徑r對補(bǔ)償誤差的影響
補(bǔ)償誤差δ與測球半徑r成正比關(guān)系，即測球半徑r越小，補(bǔ)償誤差δ也越小。因此當(dāng)用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行點(diǎn)位測量時，應(yīng)選用盡可能小的測球。
（2）測針軸線與被測表面法線間的夾角α對補(bǔ)償誤差的影響
當(dāng)測針軸線與被測表面法線間的夾角α等于0時，測球半徑補(bǔ)償誤差δ也為0。因此，測量時要盡可能使測針軸線與被測表面垂直，使測頭沿著被測表面的法線方向移動，以限度地減小測球半徑補(bǔ)償誤差。在用三坐標(biāo)測量機(jī)測量點(diǎn)元素時，測量軟件在自動補(bǔ)償測球半徑過程中會出現(xiàn)測球半徑補(bǔ)償誤差。通過運(yùn)用參考坐標(biāo)系找正工件或用CNC模式進(jìn)行測量，使測頭沿著被測表面的法線方向移動采集點(diǎn)的坐標(biāo)，可以盡量減小測球半徑補(bǔ)償誤差，正確進(jìn)行測球半徑補(bǔ)償，提高測量精度。