精密测头技术的演变与发展趋势

非接触式测头也可分为一维、二维和三维测头。激光测头通常是一维测头。一维测头一般采用接触式测头的测量方式，对被测工件进行逐点测量，故测量速度较慢，不利于精密量仪向高效率的方向发展；三维测头由于现有的技术和理论限制，其结构复杂，精度也不高；目前非接触测头的主要发展方向主要是二维测头。光学视觉测头通常是二维测头。
近年来，非接触式测头的研制在世界范围内是精密量仪制造厂家的研究重点。非接触式测量的实现方式有多种，目前应用于实践并产品化的非接触式测头已经为数不少。德国Wolf&Beck的OTM系列光学测头，日本三丰公司的图像测头Mitutoyo QVP，美国普赛（Perceptron）公司的SCANWORKS三维激光扫描测头，比利时METRIS公司的LC系列光学扫描测头，以色列NEXTEC公司的WIZPROBE激光扫描测头以及德国Zeiss公司的Viscan光学扫描测头，都已广泛应用于精密量仪的非接触测量。
以色列NEXTEC公司的WIZPROBE激光扫描测头采用独特的三角法测量原理，测量精度受材料类型、表面加工形式、激光光柱角度和环境条件影响较小。适用于扫描小型、精密、软轻薄等特殊零件，也可用于覆盖件的扫描。该测头采样频率50点/s，激光光斑直径为30μm，测量范围为50mm±5mm，测量分辨率1μm，单点精度为6μm，单点重复性可达0.3μm。
美国Perceptron公司的SCANWORKS激光扫描测头采用三角法进行三维测量。当激光投影平面与物体表面相交时，一个CCD照像机得到包含该交线的投影图像，通过准确的标定程序，该交线被转换到三维空间，从而得到被测物体表面的三维值。该测头系统的测量精度为50μm，重复性精度为20μm。
3 精密测头的发展趋势
从整体上考察，近年来无论哪类精密测头主要向着精度更高、尺寸更小、互换性更好、综合功能更强、数字化的方向发展。
由于触发式测头成本低、结构简单，并能满足常用的测量要求，在一定时期内仍是市场上应用最多的测头，其发展方向是尺寸小、集成度高、精度高、各向异性小。目前，Renishaw公司占据了该类测头全世界90%的市场，在近期内这种状况还不会改变。
目前的扫描式测头，因结构复杂、体积大、价格昂贵，影响了其普及应用。扫描式测头的发展方向就是在不影响其精度和扫描速度的同时，研制结构简单、成本低的新型、高精度扫描式测头。另外，具有较大量程、能伸入小孔、用于测量微型零件的测头也在发展。特别指出，具有纳米分辩率的微测头是一个重要研究方向。而采用光栅传感器的数字化精密测头是扫描式测头的普遍发展趋势，其最终发展结果将出现智能化精密测头。
扫描测量方式虽然比点位测量方式效率高，但仍然受到触测的限制。非接触式测头无需接触，在运动中采样测量，可避免精密量仪的频繁加速、减速、碰撞等，从而大大提高了测量效率；又因为非接触式测头的测量力为零，可以测量各种柔软、易于划伤的工件；另外，可以形成很小光斑，对一些接触测端不易伸入的部件进行测量，或对一些细节进行测量，并且有很大的测量范围；因此，精密测头的应用趋势就是非接触式测头将得到越来越广泛的应用。