?三次元測(cè)頭也被稱(chēng)為三維測(cè)頭，是一種用于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）的關(guān)鍵部件。它主要用于接觸式測(cè)量物體的幾何形狀、尺寸和位置精度等參數(shù)。通過(guò)測(cè)頭與被測(cè)物體表面的接觸，將接觸點(diǎn)的空間位置信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算和分析，從而得到被測(cè)物體的精確尺寸和形狀數(shù)據(jù)。
測(cè)量精度要求
精度指標(biāo)：不同的測(cè)量任務(wù)對(duì)精度的要求差異很大。例如，在航空航天零部件制造中，可能需要微米級(jí)甚至亞微米級(jí)的精度；而在一些普通機(jī)械零件加工的粗測(cè)環(huán)節(jié)，精度要求相對(duì)較低。在選擇測(cè)頭時(shí)，要關(guān)注其精度指標(biāo)，如重復(fù)性精度、示值誤差等。重復(fù)性精度體現(xiàn)了測(cè)頭在相同條件下多次測(cè)量同一特征時(shí)的測(cè)量結(jié)果的離散程度，一般來(lái)說(shuō)，高精度的測(cè)頭重復(fù)性精度可以達(dá)到 ±0.5μm 以?xún)?nèi)；示值誤差則反映了測(cè)頭測(cè)量值與真實(shí)值之間的偏差，好的測(cè)頭示值誤差應(yīng)控制在較小范圍內(nèi)。
精度穩(wěn)定性：除了初始精度，精度的穩(wěn)定性也很重要。測(cè)頭在長(zhǎng)時(shí)間使用或不同環(huán)境條件下，精度可能會(huì)發(fā)生變化。一些高質(zhì)量的測(cè)頭通過(guò)先進(jìn)的材料和精密的制造工藝，能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持精度穩(wěn)定。例如，采用溫度補(bǔ)償技術(shù)的測(cè)頭，可以減少環(huán)境溫度變化對(duì)精度的影響，使測(cè)量結(jié)果更加可靠。
被測(cè)物體的特征
幾何形狀復(fù)雜程度：如果被測(cè)物體主要是簡(jiǎn)單的幾何形狀，如平面、圓柱等，觸發(fā)式測(cè)頭可能就足夠滿(mǎn)足測(cè)量需求。但對(duì)于復(fù)雜的自由曲面，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、模具型腔等，掃描式測(cè)頭能夠更好地獲取連續(xù)的表面數(shù)據(jù)，以精確描繪曲面的形狀。掃描式測(cè)頭可以沿著物體表面進(jìn)行連續(xù)掃描，獲取大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜形狀的高精度測(cè)量。
材料特性：被測(cè)物體的材料特性也會(huì)影響測(cè)頭的選擇。對(duì)于軟質(zhì)材料，如橡膠、塑料等，測(cè)量力過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致材料表面變形，影響測(cè)量結(jié)果。此時(shí)，需要選擇測(cè)量力較小且能夠精確控制測(cè)量力的測(cè)頭。另外，對(duì)于一些表面粗糙的材料，光學(xué)式測(cè)頭（非接觸式）可能會(huì)因?yàn)楣饩€(xiàn)反射的不確定性而產(chǎn)生較大誤差，這種情況下，接觸式測(cè)頭可能更合適。
測(cè)量速度需求
生產(chǎn)效率考慮：在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中，測(cè)量速度直接影響生產(chǎn)效率。例如，在汽車(chē)零部件的生產(chǎn)線(xiàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)，需要快速完成大量零件的測(cè)量。觸發(fā)式測(cè)頭由于其離散式測(cè)量方式，測(cè)量速度相對(duì)較快，可以在短時(shí)間內(nèi)獲取多個(gè)測(cè)量點(diǎn)。而掃描式測(cè)頭雖然能夠獲取更詳細(xì)的表面信息，但測(cè)量速度較慢。如果對(duì)測(cè)量細(xì)節(jié)要求不是極高，為了提高效率，可以?xún)?yōu)先考慮觸發(fā)式測(cè)頭。
動(dòng)態(tài)測(cè)量要求：在一些需要對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行測(cè)量或者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，如機(jī)器人手臂末端執(zhí)行器的位置測(cè)量、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的在線(xiàn)檢測(cè)等，對(duì)測(cè)頭的動(dòng)態(tài)測(cè)量速度和響應(yīng)時(shí)間有較高要求。這時(shí)需要選擇具有快速響應(yīng)能力和高動(dòng)態(tài)測(cè)量速度的測(cè)頭，以確保能夠準(zhǔn)確捕捉到物體的瞬間狀態(tài)。
兼容性與適配性
與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的兼容：測(cè)頭需要與所使用的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）兼容。不同品牌和型號(hào)的 CMM 在接口、信號(hào)傳輸、運(yùn)動(dòng)控制等方面可能存在差異。確保所選測(cè)頭能夠與現(xiàn)有的 CMM 主機(jī)、控制系統(tǒng)和軟件無(wú)縫對(duì)接，包括電氣接口的匹配、通信協(xié)議的兼容等。例如，某些 CMM 只能識(shí)別特定格式的測(cè)頭信號(hào)，需要選擇符合這種信號(hào)格式的測(cè)頭。
測(cè)頭附件與更換方便性：考慮測(cè)頭附件（如不同長(zhǎng)度和形狀的觸針）的兼容性和更換的便捷性。在測(cè)量不同形狀和尺寸的物體時(shí)，可能需要更換觸針。方便的觸針更換方式可以節(jié)省測(cè)量時(shí)間，提高工作效率。同時(shí)，測(cè)頭的安裝和拆卸也應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于維護(hù)和更換。
成本因素
采購(gòu)成本：不同類(lèi)型、不同品牌的三次元測(cè)頭價(jià)格差異較大。觸發(fā)式測(cè)頭相對(duì)價(jià)格較低，掃描式測(cè)頭價(jià)格較高，光學(xué)式測(cè)頭（非接觸式）價(jià)格因技術(shù)復(fù)雜程度也有所不同。在滿(mǎn)足測(cè)量需求的前提下，需要根據(jù)預(yù)算考慮測(cè)頭的采購(gòu)成本。對(duì)于一些對(duì)精度要求不是極高、測(cè)量任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單的小型企業(yè)或?qū)嶒?yàn)室，較低成本的觸發(fā)式測(cè)頭可能是一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇。
使用和維護(hù)成本：除了采購(gòu)成本，還要考慮測(cè)頭的使用和維護(hù)成本。這包括測(cè)頭的校準(zhǔn)費(fèi)用、易損件（如觸針）的更換成本、維修成本等。一些高精度的測(cè)頭需要定期使用專(zhuān)業(yè)的校準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)費(fèi)用較高；而一些質(zhì)量較好的測(cè)頭，其易損件的使用壽命較長(zhǎng)，更換頻率較低，能夠降低長(zhǎng)期使用成本。
環(huán)境適應(yīng)性
溫度和濕度范圍：測(cè)量環(huán)境的溫度和濕度變化可能會(huì)影響測(cè)頭的性能。例如，在高溫環(huán)境下，測(cè)頭內(nèi)部的電子元件可能會(huì)出現(xiàn)性能變化，導(dǎo)致測(cè)量誤差。一些專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的測(cè)頭能夠在較寬的溫度范圍（如 - 10℃ - 50℃）和濕度范圍（如 20% - 80% RH）內(nèi)正常工作，而對(duì)于高精度的測(cè)量環(huán)境，可能需要配備專(zhuān)門(mén)的環(huán)境控制設(shè)備來(lái)確保測(cè)頭性能的穩(wěn)定。
抗振和抗干擾能力：在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或車(chē)間環(huán)境中，可能存在振動(dòng)和電磁干擾等因素。測(cè)頭需要具備一定的抗振能力，以防止振動(dòng)導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)失真。同時(shí)，良好的抗電磁干擾能力可以保證測(cè)頭在復(fù)雜的電磁環(huán)境下（如附近有大型電機(jī)、電焊機(jī)等設(shè)備）正常工作。一些高端測(cè)頭通過(guò)采用特殊的屏蔽材料和電路設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了抗振和抗干擾能力。