三坐標(biāo)檢測標(biāo)準(zhǔn)球原理與標(biāo)定直徑
1 : 標(biāo)準(zhǔn)球原理
在進(jìn)行測針紅寶石球標(biāo)定時，配合標(biāo)準(zhǔn)球使用。常見的標(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)，出廠附件中所配置的標(biāo)準(zhǔn)球一般都會帶有校準(zhǔn)證書。標(biāo)定測頭之前須先在測量系統(tǒng)中對測頭進(jìn)行定義，如選擇測座、測頭、加長桿、測針、標(biāo)準(zhǔn)球?qū)嶋H直徑等參數(shù)，同時需要定義測頭編號，該編號能區(qū)別測頭的位置、角度和長度。
然后用手動、操縱桿、自動方式在標(biāo)準(zhǔn)球的球表面四周以點(diǎn)接觸的方式測量5點(diǎn)以上（通常推薦測量8-12點(diǎn)），測量的一系列點(diǎn)須分布均勻。測量系統(tǒng)在采集到一系列點(diǎn)的坐標(biāo)（測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、角度和長度的測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)，獲得各測頭之間的空間相對位置關(guān)系，測量系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)定結(jié)果計(jì)算出測頭位置關(guān)系矩陣。
當(dāng)采用不同位置、角度和長度的測針對同一個零部件不同部位的元素進(jìn)行測量時，測量系統(tǒng)都會把選用的不同測針轉(zhuǎn)換到同一個編號的測頭測針上，就像每次都在用同一個測頭測針進(jìn)行測量一樣。經(jīng)過在同一標(biāo)準(zhǔn)球（未更換過空間位置的）上標(biāo)定過的測頭，都能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)這種自動轉(zhuǎn)換功能，這種自動轉(zhuǎn)換的功能為測量帶來了較大的便利。
2 : 標(biāo)定直徑
在實(shí)際測量過程中，不難發(fā)現(xiàn)存在測頭測針標(biāo)定后的“標(biāo)定值”小于名義值的現(xiàn)象，但是該現(xiàn)象不會影響測量機(jī)的測量準(zhǔn)確度。相反，還會對觸測信號的延時和測針的微小形變產(chǎn)生補(bǔ)償作用。在坐標(biāo)測量機(jī)測量過程中，測量系統(tǒng)會對測頭測針紅寶石球半徑進(jìn)行修正（即上文提到把測針紅寶石球球心坐標(biāo)換算到觸測點(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個方面：
（1）觸發(fā)式的測頭在原理上相當(dāng)于杠桿結(jié)構(gòu)。點(diǎn)接觸測量時，須使測頭的傳感器能夠觸發(fā)才能發(fā)出信號。由于測針（相當(dāng)于力臂）有一定的長度，所以在測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，測針越長，這段距離就越大。因此導(dǎo)致觸發(fā)信號有一定的延遲，使擬合球的直徑小于測針寶石球直徑和標(biāo)準(zhǔn)球直徑之和。測量時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)定后測頭測針直徑的標(biāo)定值小于其名義值。
（2）測頭測針在點(diǎn)接觸式測量過程中，會產(chǎn)生極其微小的形變，這種形變會加大觸發(fā)信號的延遲，這也是造成這種現(xiàn)象的原因之一。
（3）測頭傳感器的觸發(fā)信號傳遞給計(jì)數(shù)器所需的時間是固定的。但是在觸發(fā)信號傳遞的這段時間內(nèi)，光柵讀數(shù)的變化率與坐標(biāo)測量機(jī)的觸測速度是相關(guān)的，觸測速度快時，測針的“標(biāo)定直徑"就小。