三维螺纹测量机接触式测头的优化设计

杨艳玲 禹 静 林希萌 蔡晋辉

中国计量大学计量与测试工程学院，杭州，310018

0 引言

螺纹参数的精确测量将直接影响设备的装配性能和使用安全性[1-4]。传统的螺纹测量方法只能进行二维扫描，无法呈现螺纹三维形貌进而难以准确获取相关参数信息[5]，因此，研究螺纹三维测量技术，开发具有自主知识产权的高精度三维螺纹测量机是当前的研究重点和难点。

测头作为三维螺纹测量机的重要部件，同时起到瞄准和测量的功能，其精度是影响三维螺纹测量机的关键因素。传统的三坐标测量(CMM)测头的研究机构主要有英国的雷尼绍(Renishow)、迪尔卡姆(Delcam)、瑞典的海克斯康(Hexagon)等，国内有中图仪器科技有限公司、航天部303所、北京机床研究所等[6]。LIU等[7]提出了一种基于FBG的动态纳米CMM探头，开发了具有多个FBG传感器的特定机械结构来提供探针对所有方向的负载敏感。CUI等[8]提出了一种3D光纤探头，用于高纵横比微型零件的精密测量。范光照等[9]设计了基于簧线和簧片的测头弹性机构，建立了弹性机构的刚度模型，对测头的性能进行了试验验证与测试。

测头包含接触式机械测头和非接触式光学测头，接触式机械测头因稳定性好、精度高等优点而广泛应用于精密测量领域。测头结构参数极大影响着测头的线性度和稳定性，而有效的标定方法能够快速补偿测头的系统误差。在测头结构尺寸优化方面，蔡春梅[10]利用有限元仿真和正交试验对微纳米测头孔间薄壁高度、圆环高度、弧长比和测杆长进行了最优选择；……