本發(fā)明屬于非接觸式物體形狀測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測量方向可變的激光測頭裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

激光測頭的測量原理基于激光三角法，即利用入射激光點、漫反射光接收透鏡的光心與光敏元件上對應(yīng)像點三者之間構(gòu)成的三角關(guān)系確定被測點的空間位置。激光測頭具有非接觸式測量，響應(yīng)速度快，測量精度較高，所獲測量數(shù)據(jù)質(zhì)量好，設(shè)備成本相對較低等優(yōu)點，在零件形狀檢測、曲面數(shù)字化測量、逆向工程cad建模等方面有著廣泛的應(yīng)用。

為了擴大可測范圍，增加測頭的自由度，激光測頭一般與三坐標測量機結(jié)合使用。為了完整、合理地獲取被測物體的表面形狀數(shù)據(jù)，進一步拓展可測方位，測量過程中可能需要改變測頭的測量方向，目前改變激光測頭測量方向的方法主要有以下三種：

(1)利用方位可調(diào)式測頭座。將激光測頭安裝在空間位姿可以調(diào)整的測頭外殼上，在測量過程中根據(jù)測量需求，手工調(diào)整測頭外殼的方向，從而實現(xiàn)測頭測量方向的改變。

(2)利用離散分度式測頭座。用特制的連接器將激光測頭安裝在如renishawtp20、renishawph10等手動或自動的離散分度式測頭外殼上，測量過程中，根據(jù)測量需求手動或通過測量程序指令自動改變測頭的測量方向。

(3)利用無極分度式測頭座。用特制的連接器將激光測頭安裝在如renishawrevo等無極分度式自動測頭外殼上，測量過程中，三坐標測量機根據(jù)測量需求通過程序指令驅(qū)動測頭外殼，自動改變測頭的測量方向。

上述方法中，方法(1)裝置簡單、成本低、易于實現(xiàn)，但每次調(diào)整測量方向都需要手動調(diào)整整個測頭外殼的方位，并且每次調(diào)整后都需要重新標定測量光束的方向，過程比較繁瑣、耗時。方法(2)利用離散分度式測頭外殼，該種測頭外殼一般具有良好的重復(fù)定位精度，各個備選的測量方向只需標定一次就可以重復(fù)使用。方法(3)利用無極分度式測頭外殼，可以自動將測量方向調(diào)整到可調(diào)范圍內(nèi)的任意一個位置上，利用測頭外殼內(nèi)的編碼器獲取測頭的空間位姿，測量方向調(diào)整速度快、定位精度高、可靠性好。但方法(2)、(3)中使用的測頭外殼成本較高；此外，商用的離散分度式與無極分度式測頭外殼都是專用件，一般針對特定的接觸式測頭，使用激光測頭時，需要設(shè)計、制作專用的連接裝置，且由于激光測頭在形狀、體積與重量等方面與接觸式測頭存在較大區(qū)別，測量效果易受到影響。

此外，上述三種方法都是通過改變激光測頭的空間姿態(tài)來改變測量方向，這要求測量區(qū)域中存在足夠的操作空間，如果可操作空間較小，上述三種方法可能都無法應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種測量方向可變的激光測頭裝置及其使用方法。

本發(fā)明測量方向可變的激光測頭裝置，包括連接座、激光測頭、螺釘、測頭外殼、圓柱磁鐵、x向鏡架、第一平面鏡、第一圓柱鐵塊、y向鏡架、第二平面鏡和第二圓柱鐵塊。

所述的連接座上端端面與三坐標測量機豎直軸下端固定，下端端面與測頭外殼上端端面通過螺釘固定。激光測頭通過螺釘固定在測頭外殼內(nèi)部。

所述的測頭外殼相對的兩個側(cè)面上均開設(shè)有接頭槽，所述的接頭槽由環(huán)形槽、磁鐵槽和三個定位槽組成。所述的磁鐵槽為圓槽，且與環(huán)形槽同心。所述的三個定位槽沿環(huán)形槽周向均布在環(huán)形槽內(nèi)。定位槽由定位球槽和定位柱槽組成，定位柱槽的外端與環(huán)形槽連通。定位球槽設(shè)置在定位柱槽的內(nèi)端，且與定位柱槽連通。定位柱槽的橫截面為半圓形，且該半圓形的半徑與定位球槽球面的半徑相等。磁鐵槽內(nèi)固定有圓柱磁鐵。

所述的x向鏡架由一體成型的第一安裝頭、第一豎板、第一l形板和第一裝鏡板組成。所述的第一豎板的上端與第一安裝頭連接，下端與第一l形板的上端端面連接。所述第一l形板的下端與第一裝鏡板連接，且第一裝鏡板向下傾斜。第一裝鏡板與第一l形板內(nèi)側(cè)面相連的側(cè)面上固定有第一平面鏡。所述第一平面鏡的鏡面與第一豎板內(nèi)側(cè)面的夾角為45°，與第一l形板上端端面的夾角為45°。所述的第一安裝頭由一體成型的第一定位圓筒、第一定位圓柱和三個第一定位凸起組成。第一定位圓筒的內(nèi)徑與測頭外殼上環(huán)形槽的內(nèi)徑相等，外徑與測頭外殼上環(huán)形槽的外徑相等。第一定位圓柱的直徑與第一定位圓筒的內(nèi)徑相等，第一定位圓柱固定在第一定位圓筒內(nèi)壁外端。第一定位圓柱的中心孔內(nèi)固定有第一圓柱鐵塊。第一定位凸起呈半球體狀，球徑與測頭外殼上定位球槽球面的半徑相等。三個第一定位凸起均設(shè)置在第一定位圓柱的內(nèi)端端面上，且位置與測頭外殼上的三個定位球槽分別對應(yīng)。

所述的y向鏡架由一體成型的第二安裝頭、第二豎板、第二l形板和第二裝鏡板組成。所述第二豎板的上端與第二安裝頭連接，下端與第二l形板的上端端面連接。第二l形板的下端與第二裝鏡板連接。第二裝鏡板與第二l形板內(nèi)側(cè)面相連的側(cè)面上固定有第二平面鏡。所述第二平面鏡的鏡面與第二豎板內(nèi)側(cè)面垂直，與第二l形板上端端面的夾角為45°。所述的第二安裝頭由一體成型的第二定位圓筒、第二定位圓柱和三個第二定位凸起組成。第二定位圓筒的內(nèi)徑與測頭外殼上環(huán)形槽的內(nèi)徑相等，外徑與測頭外殼上的環(huán)形槽的外徑相等。第二定位圓柱的直徑與第二定位圓筒的內(nèi)徑相等，第二定位圓柱固定在第二定位圓筒內(nèi)壁外端。第二定位圓柱的中心孔內(nèi)固定有第二圓柱鐵塊。第二定位凸起呈半球體狀，球徑與測頭外殼上定位球槽球面的半徑相等。三個第二定位凸起設(shè)置在第二定位圓柱的內(nèi)端端面上，且位置與測頭外殼上的三個定位球槽分別對應(yīng)。

所述的激光測頭采用點式激光位移傳感器。以三坐標測量機的x軸為激光測頭的x軸，以三坐標測量機的y軸為激光測頭的y軸，以三坐標測量機的z軸為激光測頭的z軸。以激光測頭上激光發(fā)射點為起點、接收透鏡光心為終點的向量與y軸正方向的單位向量成銳角。

所述測頭外殼開設(shè)有接頭槽的兩個側(cè)面與激光測頭的x軸垂直，與激光測頭激光發(fā)射點、接收透鏡光心的連線平行。

所述的x向鏡架與測頭外殼裝配狀態(tài)下，測頭外殼的裝配側(cè)面與第一豎板內(nèi)側(cè)面貼合，下端端面與第一l形板上端端面貼合。第一平面鏡處于激光測頭的激光光路上。

所述的y向鏡架與測頭外殼裝配狀態(tài)下，測頭外殼的裝配側(cè)面與第二豎板內(nèi)側(cè)面貼合，下端端面與第二l形板上端端面貼合。激光測頭的激光發(fā)射點與第二平面鏡的距離大于激光測頭的接收透鏡光心與第二平面鏡的距離。

所述測頭外殼、連接座、x向鏡架及y向鏡架的材料均為鋁合金。

所述第一平面鏡及第二平面鏡的鏡面均為以鉬作為基材拋光形成的鏡面。

該測量方向可變的激光測頭裝置的使用方法如下：

首先，進行初始參數(shù)校核。之后對待測物體朝向x軸正方向表面、朝向x軸負方向表面、朝向y軸正方向表面或朝向z軸正方向表面中的一個或多個進行測量。多次測量操作中，初始參數(shù)校核只需進行一次。

初始參數(shù)校核的方法具體如下：

步驟一、將一個已知直徑為d0的標準球放置在三坐標測量機的工作臺上。以標準球的球心為原點，建立測量坐標系。測量坐標系的x、y、z軸方向與三坐標測量機的x、y、z軸方向相同。

步驟二、將x向鏡架裝配至測頭外殼的x軸負方向一側(cè)側(cè)面上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第一平面鏡反射后到達標準球表面。激光測頭測量標準球球面上十五個不同位置點的坐標，獲得測量坐標值為(xci,yci,zci)，i＝1,2,…,15。然后將十五個測點的測量坐標值換算為實際坐標值

(xci+li-lr0,yci,zci+li-lr0)

式中l(wèi)i為坐標(xci,yci,zci)對應(yīng)測量光束的長度，lr0為激光測頭的激光發(fā)射點與第一平面鏡鏡面上的測量光束入射點之間的距離。

利用最小二乘法將十五個坐標值(xci+li-lr0,yci,zci+li-lr0)，i＝1,2,…,15，擬合成球面，得到lr0與擬合球面直徑dr的關(guān)系式，由dr＝d0建立方程式，求出lr0的值，并記錄下來。

步驟三、將x向鏡架拆下，并裝配至測頭外殼的x軸正方向一側(cè)側(cè)面上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第一平面鏡反射后到達標準球表面。激光測頭測量標準球球面上十五個不同位置點的坐標，獲得測量坐標值為(xcj,ycj,zcj)，j＝1,2,…,15。然后將十五個測點的測量坐標值分別換算為實際坐標值

(xcj-lj+ll0,ycj,zcj+lj-ll0)

式中l(wèi)j為坐標(xcj,ycj,zcj)對應(yīng)測量光束的長度，ll0為激光測頭的激光發(fā)射點與第一平面鏡鏡面上的測量光束入射點之間的距離。

利用最小二乘法將十五個坐標值(xcj-lj+ll0,ycj,zcj+lj-ll0)，j＝1,2,…,15，擬合成球面，得到ll0與擬合球面直徑dl的關(guān)系式，由dl＝d0建立方程式，求出ll0的值，并記錄下來。

步驟四、將x向鏡架拆下。將y向鏡架裝配至測頭外殼上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第二平面鏡反射后到達標準球表面。激光測頭測量標準球球面上十五個不同位置點的坐標，獲得測量坐標值為(xck,yck,zck)，k＝1,2,…,15。然后將十五個測點的測量坐標值分別換算為實際坐標值

(xck,yck-lk+lf0,zck+lk-lf0)

式中l(wèi)k為坐標(xck,yck,zck)對應(yīng)測量光束的長度，lf0為激光測頭的激光發(fā)射點與第二平面鏡鏡面上的測量光束入射點之間的距離。

利用最小二乘法將十五個坐標值(xck,yck-lk+lf0,zck+lk-lf0)，k＝1,2,…,15，擬合成球面，得到lf0與擬合球面直徑df的關(guān)系式，由df＝d0建立方程式，求出lf0的值，并記錄下來。

測量待測物體上位于z軸正方向表面的方法具體如下：

x向鏡架和y向鏡架均不裝配，驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光到達待測表面。激光測頭測量待測表面上q個不同位置點的坐標，獲得分別為(xh,yh,zh)，h＝1,2,3,4,…,q，的q個坐標值并保存。

測量待測物體上位于x軸負方向表面的方法具體如下：

將x向鏡架裝配至測頭外殼的x軸負方向一側(cè)側(cè)面上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第一平面鏡反射后到達待測表面。激光測頭測量待測表面上r個不同位置點的坐標，獲得分別為(xii,yii,zii)，ii＝1,2,3,4,…,r，的r個坐標值；將r個坐標值分別換算為(xii+lii-lr0,yii，zii+lii-lr0)，ii＝1,2,3,4,…,r，并保存。

測量待測物體上位于x軸正方向表面的方法具體如下：

將x向鏡架裝配至測頭外殼的x軸正方向一側(cè)側(cè)面上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第一平面鏡反射后到達待測表面。激光測頭測量待測表面上s個不同位置點的坐標，獲得分別為(xjj,yjj,zjj)，jj＝1,2,3,4,…,s，的s個坐標值；將s個坐標值分別改寫為(xjj-ljj+ll0,yjj,zjj+ljj-ll0)，jj＝1,2,3,4,…,s，并保存。

測量待測物體上位于y軸正方向表面的方法具體如下：

將y向鏡架裝配至測頭外殼上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第二平面鏡反射后到達待測表面。激光測頭測量待測表面上t個不同位置點的坐標，獲得分別為(xkk,ykk,zkk)，kk＝1,2,3,4,…,t，的t個坐標值；將t個坐標值分別改寫為(xkk,ykk-lkk+lf0,zkk+lkk-lf0)，kk＝1,2,3,4,…,t，并保存。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1、本發(fā)明利用平面鏡反射激光測頭的測量光束與接收光束，使得激光測頭能夠?qū)Υ郎y物體位于x軸正方向表面、位于x軸負方向表面、位于y軸正方向表面或位于z軸正方向表面進行測量。

2、本發(fā)明在改變測量方向的過程中無需調(diào)整激光測頭的空間位姿，所需的操作空間小。

3、本發(fā)明利用磁性吸附的原理實現(xiàn)快速裝配，操作十分便捷。

4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中測頭外殼的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖3是本發(fā)明中x向鏡架的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖4是本發(fā)明中y向鏡架的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖5是本發(fā)明在x軸負方向一側(cè)裝配x向鏡架的示意圖；

圖6是本發(fā)明在x軸負方向一側(cè)裝配x向鏡架的工作原理圖；

圖7是本發(fā)明在x軸正方向一側(cè)裝配x向鏡架的示意圖；

圖8是本發(fā)明在x軸正方向一側(cè)裝配x向鏡架的工作原理圖；

圖9是本發(fā)明裝配y向鏡架的示意圖；

圖10是本發(fā)明裝配y向鏡架的工作原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1、2、3、4、5、7和9所示，測量方向可變的激光測頭裝置，包括連接座2、激光測頭3、螺釘4、測頭外殼5、圓柱磁鐵6、x向鏡架7、第一平面鏡8、第一圓柱鐵塊9、y向鏡架10、第二平面鏡11和第二圓柱鐵塊12。

如圖1和2所示，連接座2上端端面與三坐標測量機豎直軸1下端固定，下端端面與測頭外殼5上端端面通過螺釘4固定。激光測頭3通過螺釘4固定在測頭外殼5內(nèi)部。激光測頭3采用點式激光位移傳感器。以三坐標測量機的x軸為激光測頭3的x軸，以三坐標測量機的y軸為激光測頭3的y軸，以三坐標測量機的z軸為激光測頭3的z軸。以激光測頭3上激光發(fā)射點為起點、接收透鏡光心為終點的向量與y軸正方向的單位向量成銳角。

如圖1和2所示，測頭外殼5相對的兩個側(cè)面上均開設(shè)有接頭槽，該兩個側(cè)面與x軸垂直，與激光測頭3激光發(fā)射點、接收透鏡光心的連線平行。接頭槽由環(huán)形槽、磁鐵槽和三個定位槽組成。磁鐵槽為圓槽，且與環(huán)形槽同心。三個定位槽沿環(huán)形槽周向均布在環(huán)形槽內(nèi)。定位槽由定位球槽和定位柱槽組成，定位柱槽的外端與環(huán)形槽連通。定位球槽設(shè)置在定位柱槽的內(nèi)端，且與定位柱槽連通。定位柱槽的橫截面為半圓形，且該半圓形的半徑與定位球槽球面的半徑相等。磁鐵槽內(nèi)固定有圓柱磁鐵6。

如圖3、5和7所示，x向鏡架7由一體成型的第一安裝頭7-1、第一豎板7-2、第一l形板7-3和第一裝鏡板7-4組成。第一豎板7-2的上端與第一安裝頭7-1連接，下端與第一l形板7-3的上端端面連接。第一l形板7-3的下端與第一裝鏡板7-4連接，且第一裝鏡板7-4向下傾斜。第一裝鏡板7-4與第一l形板7-3內(nèi)側(cè)面相連的側(cè)面上固定有第一平面鏡8。第一平面鏡8的鏡面與第一豎板7-2內(nèi)側(cè)面的夾角為45°，與第一l形板7-3上端端面的夾角為45°。第一安裝頭7-1由一體成型的第一定位圓筒、第一定位圓柱和三個第一定位凸起組成。第一定位圓筒的內(nèi)徑與測頭外殼5上環(huán)形槽的內(nèi)徑相等，外徑與測頭外殼5上環(huán)形槽的外徑相等。第一定位圓柱的直徑與第一定位圓筒的內(nèi)徑相等，第一定位圓柱固定在第一定位圓筒內(nèi)壁外端。第一定位圓柱的中心孔內(nèi)固定有第一圓柱鐵塊9。第一定位凸起呈半球體狀，球徑與測頭外殼5上定位球槽球面的半徑相等。三個第一定位凸起均設(shè)置在第一定位圓柱內(nèi)端端面上，且位置與測頭外殼5上的三個定位球槽分別對應(yīng)。

x向鏡架7與測頭外殼5裝配狀態(tài)下，測頭外殼5的裝配側(cè)面與第一豎板7-2內(nèi)側(cè)面貼合，下端端面與第一l形板7-3上端端面貼合。第一平面鏡8處于激光測頭3的激光光路上。

如圖4和9所示，y向鏡架10由一體成型的第二安裝頭10-1、第二豎板10-2、第二l形板10-3和第二裝鏡板10-4組成。第二豎板10-2的上端與第二安裝頭10-1連接，下端與第二l形板10-3的上端端面連接。第二l形板10-3的下端與第二裝鏡板10-4連接。第二裝鏡板10-4與第二l形板10-3內(nèi)側(cè)面相連的側(cè)面上固定有第二平面鏡11。第二平面鏡11的鏡面與第二豎板10-2內(nèi)側(cè)面垂直，與第二l形板10-3上端端面的夾角為45°。第二安裝頭10-1由一體成型的第二定位圓筒、第二定位圓柱和三個第二定位凸起組成。第二定位圓筒的內(nèi)徑與測頭外殼5上的環(huán)形槽的內(nèi)徑相等，外徑與測頭外殼5上的環(huán)形槽的外徑相等。第二定位圓柱的直徑與第二定位圓筒的內(nèi)徑相等，第二定位圓柱固定在第二定位圓筒內(nèi)壁外端。第二定位圓柱的中心孔內(nèi)固定有第二圓柱鐵塊12。第二定位凸起呈半球體狀，球徑與測頭外殼5上定位球槽球面的半徑相等。三個第二定位凸起設(shè)置在第二定位圓柱內(nèi)端端面上，且位置與測頭外殼5上的三個定位球槽分別對應(yīng)。

y向鏡架10與測頭外殼5裝配狀態(tài)下，測頭外殼5的裝配側(cè)面與第二豎板10-2內(nèi)側(cè)面貼合，下端端面與第二l形板10-3上端端面貼合。第二平面鏡11處于激光測頭3的激光光路上，且激光測頭3的激光發(fā)射點與第二平面鏡11的距離大于激光測頭3的接收透鏡光心與第二平面鏡11的距離。

測頭外殼5、連接座2、x向鏡架7及y向鏡架10的材料均為鋁合金。

第一平面鏡8及第二平面鏡11的鏡面均為以鉬作為基材拋光形成的鏡面。

x向鏡架7裝配至測頭外殼5的x軸負方向一側(cè)側(cè)面上的測量原理如圖5所示。測量光束13從激光發(fā)射點射出，經(jīng)第一平面鏡8反射后向x軸正方向偏折90°。入射到被測表面15后，在被測表面15的入射點產(chǎn)生的有效漫反射光14經(jīng)過第一平面鏡8反射后入射到激光測頭3的接收透鏡。此時激光測頭3完成朝向x軸負方向的被測表面15測量。此時三坐標測量機的輸出坐標值為(xa,ya,za)。

如圖6所示，令測量光束13的發(fā)射點為點b1，被測表面15上的被測點為點m1，第一平面鏡8上的測量光束入射點為點k1，點m1關(guān)于第一平面鏡8鏡面對稱的點為點m1′。得出點k1與點m1的距離等于點k1與點m1′的距離。

測量光束13長度為點b1與點k1的距離加點k1與點m1的距離，令點b1與點m1′的距離為li，即測量光束13長度。令點b1與點k1之間的距離為lr0，故點k1與點m1的距離為li-lr0。三坐標測量機輸出的坐標(xa,ya,za)表示點m1′的坐標值，則點m1的坐標值為(xa+li-lr0,ya,za+li-lr0)。

x向鏡架7裝配至測頭外殼5的x軸正方向一側(cè)側(cè)面上的測量原理如圖7。測量光束13從激光發(fā)射點射出，經(jīng)第一平面鏡8反射后向x軸負方向偏折90°。入射到被測表面15后，在被測表面15的入射點產(chǎn)生的有效漫反射光14經(jīng)過第一平面鏡8反射后入射到激光測頭3的接收透鏡。此時激光測頭3完成朝向x軸正方向的被測表面15測量。此時三坐標測量機的輸出坐標值為(xb,ybzb)。

如圖8所示，令測量光束13的發(fā)射點為點b2，被測表面15上的被測點為點m2，第一平面鏡8上的測量光束入射點為點k2，點m2關(guān)于第一平面鏡8鏡面對稱的點為點m2′。得出點k2與點m2的距離等于點k2與點m2′的距離。

測量光束13的長度為點b2與點k2的距離加點k2與點m2的距離，令點b2與點m2′的距離為lj，即測量光束13的長度。令點b2與點k2之間的距離為ll0，故點k2與點m2的距離為lj-ll0。三坐標測量機輸出的坐標(xb,yb,zb)表示點m2′的坐標值，則點m2的坐標值為(xb-lj+ll0,yb,zb+lj-ll0)。

y向鏡架10裝配至測頭外殼5上的測量原理如圖9。測量光束13從激光發(fā)射點射出，經(jīng)第二平面鏡11反射后向y軸負方向偏折90°。入射到被測表面15后，在被測表面15的入射點產(chǎn)生的有效漫反射光14經(jīng)過第二平面鏡11反射后入射到激光測頭3的接收透鏡。此時激光測頭3完成朝向y軸正方向的被測表面15測量。此時三坐標測量機的輸出坐標值為(xc,yc,zc)。

如圖10所示，令測量光束13的發(fā)射點為點b3，被測表面15上的被測點為點m3，第二平面鏡11上的測量光束入射點為點k3，點m3關(guān)于第二平面鏡11鏡面對稱的點為點m3′。得出點k3與點m3的距離等于點k3與點m3′的距離。

測量光束13的長度為點b3與點k3的距離加點k3與點m3的距離，令點b3與點m3′的距離為lk，即測量光束13的長度。令點b3與點k3之間的距離為lf0，故點k3與點m3的距離為lk-lf0。三坐標測量機輸出的坐標(xc,yc,zc)表示點m3′的坐標值，則點m3的坐標值為(xc,yc-lk+lf0,zc+lk-lf0)。

該測量方向可變的激光測頭裝置的使用方法如下：

首先，進行初始參數(shù)校核。之后對待測物體朝向x軸正方向表面、朝向x軸負方向表面、朝向y軸正方向表面或朝向z軸正方向表面中的一個或多個進行測量。多次測量操作中，初始參數(shù)校核只需進行一次。

初始參數(shù)校核的方法具體如下：

步驟一、將一個已知直徑為d0的標準球放置在三坐標測量機的工作臺上。以標準球的球心為原點，建立測量坐標系。測量坐標系的x、y、z軸方向與三坐標測量機的x、y、z軸方向相同。

步驟二、將x向鏡架7裝配至測頭外殼5的x軸負方向一側(cè)側(cè)面上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第一平面鏡8反射后到達標準球表面。激光測頭3測量標準球球面上十五個不同位置點的坐標，獲得測量坐標值為(xci,yci,zci)，i＝1,2,…,15。然后將十五個測點的測量坐標值換算為實際坐標值

(xci+li-lr0,yci,zci+li-lr0)

式中l(wèi)i為坐標(xci,yci,zci)對應(yīng)測量光束的長度，lr0為激光測頭3的激光發(fā)射點與第一平面鏡8鏡面上的測量光束入射點之間的距離。

利用最小二乘法將十五個坐標值(xci+li-lr0,yci,zci+li-lr0)，i＝1,2,…,15，擬合成球面，得到lr0與擬合球面直徑dr的關(guān)系式，由dr＝d0建立方程式，求出lr0的值，并記錄下來。

步驟三、將x向鏡架7拆下，并裝配至測頭外殼5的x軸正方向一側(cè)側(cè)面上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第一平面鏡8反射后到達標準球表面。激光測頭3測量標準球球面上十五個不同位置點的坐標，獲得測量坐標值為(xcj,ycj,zcj)，j＝1,2,…,15。則將十五個測點的測量坐標值分別換算為實際坐標值

(xcj-lj+ll0,ycj,zcj+lj-ll0)

式中l(wèi)i為坐標(xcj,ycj,zcj)對應(yīng)測量光束的長度，ll0為激光測頭3的激光發(fā)射點與第一平面鏡8鏡面上的測量光束入射點之間的距離。

利用最小二乘法將十五個坐標值(xcj-lj+ll0,ycj,zcj+lj-ll0)，j＝1,2,…,15，擬合成球面，得到ll0與擬合球面直徑dl的關(guān)系式，由dl＝d0建立方程式，求出ll0的值，并記錄下來。

步驟四、將x向鏡架7拆下。將y向鏡架10裝配至測頭外殼5上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第二平面鏡11反射后到達標準球表面。激光測頭3測量標準球球面上十五個不同位置點的坐標，獲得測量坐標值為(xck,yck,zck)，k＝1,2,…,15。然后將十五個測點的測量坐標值分別換算為實際坐標值

(xck,yck-lk+lf0,zck+lk-lf0)

式中l(wèi)k為坐標(xck,yck,zck)對應(yīng)測量光束的長度，lf0為激光測頭3的激光發(fā)射點與第二平面鏡11鏡面上的測量光束入射點之間的距離。

利用最小二乘法將十五個坐標值(xck,yck-lk+lf0,zck+lk-lf0)，k＝1,2,…,15，擬合成球面，得到lf0與擬合球面直徑df的關(guān)系式，由df＝d0建立方程式，求出lf0的值，并記錄下來。

測量待測物體上位于z軸正方向表面的方法具體如下：

x向鏡架7和y向鏡架10均不裝配，驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光到達待測表面。激光測頭3測量待測表面上q個不同位置點的坐標，獲得分別為(xh,yh,zh)，h＝1,2,3,4,…,q，的q個坐標值并保存。

測量待測物體上位于x軸負方向表面的方法具體如下：

將x向鏡架7裝配至測頭外殼5的x軸負方向一側(cè)側(cè)面上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第一平面鏡8反射后到達待測表面。激光測頭3測量待測表面上r個不同位置點的坐標，獲得分別為(xii,yii,zii)，ii＝1,2,3,4,…,r，的r個坐標值。將r個坐標值分別換算為(xii+lii-lr0,yii，zii+lii-lr0)，ii＝1,2,3,4,…,r，并保存。

測量待測物體上位于x軸正方向表面的方法具體如下：

將x向鏡架7裝配至測頭外殼5的x軸正方向一側(cè)側(cè)面上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第一平面鏡8反射后到達待測表面。激光測頭3測量待測表面上s個不同位置點的坐標，獲得分別為(xjj,yjj,zjj)，jj＝1,2,3,4,…,s，的s個坐標值。將s個坐標值分別改寫為(xjj-ljj+ll0,yjj,zjj+ljj-ll0)，jj＝1,2,3,4,…,s，并保存。

測量待測物體上位于y軸正方向表面的方法具體如下：

將y向鏡架10裝配至測頭外殼5上。驅(qū)動三坐標測量機，使激光測頭射出的激光經(jīng)第二平面鏡11反射后到達待測表面。激光測頭3測量待測表面上t個不同位置點的坐標，獲得分別為(xkk,ykk,zkk)，kk＝1,2,3,4,…,t，的t個坐標值。將t個坐標值分別改寫為(xkk,ykk-lkk+lf0,zkk+lkk-lf0)，kk＝1,2,3,4,…,t，并保存。