在一個(gè)理想的世界中，一種光學(xué)的，或另一種非接觸式的檢驗(yàn)，可能是測量復(fù)雜的、微型機(jī)械加工零件的最好方法，但這經(jīng)常是不實(shí)際的。光學(xué)系統(tǒng)有速度的優(yōu)越性，能避免變形，但是，光學(xué)測量是有限制的，因?yàn)楣ぜ�的可見邊緣�?jīng)常不能反映在它下面有什么。另外，光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)常不能確定三維的缺陷，如平行度、垂直度、圓柱度和平面度。

但是，把一個(gè)測量系統(tǒng)中的多個(gè)傳感器技術(shù)的實(shí)力結(jié)合起來，就能在一次調(diào)整安裝之下，測量復(fù)雜零件的所有苛刻的特征。這樣的多個(gè)傳感器測量系統(tǒng)，常常包括用于表面和邊緣測量的非接觸式傳感器——視頻、白光和激光——以及接觸式觸發(fā)器和掃描探頭，用于達(dá)到非接觸式裝置不能達(dá)到的零件特征部位，如深的沉孔。

探測微小特征

傳統(tǒng)的測量技術(shù)，如坐標(biāo)測量儀接觸式觸發(fā)探頭已經(jīng)發(fā)展，以適應(yīng)不斷變化的需求。目前，有具不同等級觸發(fā)壓力的傳感器、不同長度的觸針和不同尺寸和材料的探頭尖。但是，當(dāng)被測量的特征比較小時(shí)，探頭能夠做成多小，且仍能可靠地觸發(fā)，這是有一個(gè)實(shí)際限制的。例如，一個(gè)細(xì)的觸針，在探頭觸發(fā)之前可能彎曲，錯(cuò)誤指示了表面的位置。或者，一個(gè)長的探針，事實(shí)上當(dāng)探頭尖還未觸及到被測量的壁時(shí)，可能“觸發(fā)”(碰到孔或槽的邊緣)而記錄一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。先進(jìn)的制造技術(shù)和放電加工的應(yīng)用，已經(jīng)使人們有能力生產(chǎn)出難于測量的微型特征，如微小的孔。在一些應(yīng)用情況下，接觸式觸發(fā)探頭尖的尺寸或探針的長度，可能完全不允許使用接觸式觸發(fā)裝置。可能不適合接觸式觸發(fā)測量的應(yīng)用情況包括：小縫、小孔、小槽或小孔的拔模斜度的測量，因?yàn)閭鹘y(tǒng)探針在記錄一個(gè)位置時(shí)，一定會撓曲。

在加工中通常使用兩種探頭。第一種是附加到機(jī)床上的附件，就是一種在主軸上安裝的探頭。第二種是徹底的、機(jī)床內(nèi)在的探頭，即所謂集成的探頭。這些探頭可以折迭起來，因而不用占用工裝的位置，所以不需要更換工具。機(jī)床集成的探頭可靠，總可以使用，且具有減少處理電線、應(yīng)付無線電干擾、保證電源等問題。

帶有集成探頭的機(jī)床成為可以感測和反應(yīng)其周圍環(huán)境的機(jī)床。具有這些功能的機(jī)床，對于越來越小的零件和需要用于很多種零件的情況，特別有用。

與控制器聯(lián)通

先進(jìn)的探測技術(shù)可以與控制系統(tǒng)和軟件集成在一起來運(yùn)行機(jī)床。例如Datron Dynamics公司作為一家高速CNC銑削雕刻兩用機(jī)床的制造商，開發(fā)了一種第三代的集成探測系統(tǒng)，可以檢查、保證零件的正確定位。然后，機(jī)床可掃描并辨認(rèn)該零件，選擇適當(dāng)?shù)某绦騺砑庸ぁ�Datron公司總裁Walter Schnecker博士說：“即使操作者裝上一個(gè)有毛病的零件，機(jī)床仍然會生產(chǎn)出好的零件，因?yàn)槟莻�(gè)零件的正確程序是由探頭掃描所決定的。經(jīng)常轉(zhuǎn)換零件的較小的車間，由于能自動檢查工件的夾持精度，所以能減少轉(zhuǎn)換和循環(huán)時(shí)間。”

Datron機(jī)床上的Z形校正探頭，可以識別不規(guī)則工件的外形，無論這不規(guī)則外形是意外造成的，還是設(shè)計(jì)成的，探頭都能幫助機(jī)床進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。這補(bǔ)償是通過沿毛坯表面測量，并把這測量的數(shù)據(jù)輸入到機(jī)床的控制器中而實(shí)現(xiàn)的。控制器自動調(diào)節(jié)不正確的表面或工件位置。通過這樣的過程，減少了工件的安裝調(diào)整時(shí)間，也減少了零件報(bào)廢。

Z形探頭永久性地安裝在主軸近旁，只有當(dāng)需要時(shí)，才靠氣動而伸出。基于它的集成設(shè)計(jì)，它不需要更換工具，也沒有電線礙事，該裝置也不會由于在主軸上的轉(zhuǎn)換而意外損壞。

當(dāng)裝備了三維伸出裝置時(shí)，Z形校正探頭在X、Y和Z坐標(biāo)上，把零件和不規(guī)則的材料定位，找到孔和輪轂的中心，在加工前預(yù)先測量毛坯，補(bǔ)償材料偏差，為質(zhì)量控制，把數(shù)據(jù)輸入到ISO9000信息鏈，并且能進(jìn)行許多零件的反求工程。

裝有雷尼紹(Renishaw)TP20探頭的Datron機(jī)床，可用于測量復(fù)雜零件和零件特征，如在一個(gè)圓拱表面上雕刻的標(biāo)簽。通常，要適應(yīng)表面深度的變化，保證均勻的雕刻深度，需要三維編程。使用TP20可以掃描表面，在加工數(shù)據(jù)中自動控制零件表面的不規(guī)則外形和變化，而不用三維編程。TP20有6面、動接觸觸發(fā)探頭系統(tǒng)，可以縮短循環(huán)時(shí)間。

光接觸

Carl Zeiss IMT公司的F25是一種接觸系統(tǒng)，結(jié)合一個(gè)有3個(gè)傳感器的光學(xué)系統(tǒng)，兩個(gè)用于測量，一個(gè)用于輔助操作者。一個(gè)是基于壓電薄膜的全掃描傳感器，可以取接觸點(diǎn)。它也能以全自動掃描模式使用。Carl Zeiss IMT公司精密產(chǎn)品的新產(chǎn)品經(jīng)理Gerrit DeGlee指出，探針的直徑能小到0.12毫米，接觸壓力只是坐標(biāo)測量機(jī)的百分之一。DeGlee說：“它允許較小的夾緊力，這是很重要的。微型零件由于夾緊裝置，可能引起變形，所以夾緊零件必須特別小心，提供的測量方法不應(yīng)使零件變形。”

F25安裝在接觸式傳感器鄰近的光學(xué)系統(tǒng)，能獨(dú)立使用，也能結(jié)合接觸式傳感器一起使用。該系統(tǒng)有一個(gè)環(huán)形光源，它可以按強(qiáng)度和方向編程，以最大限度減少不必要的陰影。

當(dāng)試圖測量很小的或顯微特征時(shí)，操作者很難看到他們自己在做什么。例如，F(xiàn)25上0.12毫米探頭尖，不放大是根本看不到的。因此，機(jī)床有一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，把接觸式探頭的測量區(qū)放大，并把圖像顯示在監(jiān)視器上，以便操作者在開發(fā)程序時(shí)使用。該光學(xué)檢驗(yàn)系統(tǒng)直接把測量結(jié)果顯示在測量軟件屏幕上。

F25不是工廠的一般廠房所能使用的設(shè)備，因?yàn)樗�的精度很高，又缺乏車間環(huán)境下的熱影響的控制。F25的測量精確度小于250納米(小于0.00025毫米或0.0000098英寸)。當(dāng)測量到這樣等級的精度時(shí)，工件的熱影響很重要。F25有原來為望遠(yuǎn)鏡開發(fā)的熱穩(wěn)定玻璃陶瓷參考刻度。這種材料消除了刻度膨脹系數(shù)的不精確度影響，也不需要在刻度上裝設(shè)熱傳感器。

非接觸式探測

美國Optical Gauging Products（OGP）公司，在Smart scope多個(gè)傳感器測量系統(tǒng)上，提供一種微型接觸探測技術(shù)，不需要探針撓曲。該技術(shù)即所謂羽毛探頭，使用一種在持續(xù)不斷微動的微型探頭。該探頭在很細(xì)探針的末端有一個(gè)0.125毫米那么小的尖。當(dāng)這么小的尖接近被測量的物體時(shí)，接近表面可導(dǎo)致微動的變化，這樣的變化，作為測量值而被記錄下來。這種探頭不會撓曲，這種測量使用的力小于1毫克。OGP公司稱，該羽毛探頭容易測量小縫、小孔、小槽或小孔的拔模斜度，并且能測量柔性或易變形的材料。這種技術(shù)可用于X、Y和Z軸。

為了防止損壞，在不使用時(shí)，該探頭可以縮回到保護(hù)殼中，只是在需要時(shí)自動測量時(shí)才伸出。OGP公司的用于進(jìn)行非接觸表面測量、有橫向和高度兩個(gè)方向高分辨率的另一種測量傳感器是Rainbow Probe白光傳感器，它能得到亞微Z軸分辨率。該技術(shù)利用在一個(gè)透鏡中展開的軸向分色，光的每個(gè)波聚焦在其光軸的一個(gè)不同點(diǎn)。色譜分析使Rainbow探頭對表面反射性和粗糙度偏差不敏感。當(dāng)在一個(gè)多傳感器測量系統(tǒng)中使用時(shí)，這種探頭能掃描一個(gè)表面，非接觸式測量沿任何形狀輪廓高頻表面的細(xì)節(jié)接連地掃描，便產(chǎn)生一個(gè)區(qū)域的表面形貌圖。

多個(gè)傳感器構(gòu)成整體

棱柱形的、自由形輪廓的復(fù)雜零件，有要求很高的間隙的孔或定位點(diǎn)，零件上有很多重要的相關(guān)位置。這樣的零件需要帶有多個(gè)傳感器的測量系統(tǒng)。多個(gè)傳感器的測量機(jī)能用特別的傳感器來測量作為零件總特征的一部分的特別特征。

在一個(gè)多傳感器測量系統(tǒng)中，這些傳感器軟件的集成是很重要的考慮。最好的軟件集成包可以把所有在使用的傳感器校準(zhǔn)，因而它們可被用于測量程序中的任一點(diǎn)；而不好的集成包，在使用之前需要把每個(gè)傳感器校準(zhǔn)。另外，高效的集成，允許用任一個(gè)傳感器來處理和分析數(shù)據(jù)，并且容易處理單一測量程序中的視頻邊緣點(diǎn)、激光點(diǎn)云和掃描接觸式探頭的數(shù)據(jù)。

OGP公司總裁Fred Mason指出：“帶有專用的微測量系統(tǒng)的大容量(大分級行程)的多傳感器系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是能建立微觀特征測量與整個(gè)零件微觀特征尺寸和位置之間的關(guān)系。”一個(gè)帶有傳統(tǒng)視頻測量系統(tǒng)行程和微型探頭分辨率的系統(tǒng)，可以在一個(gè)零件上或相對于一個(gè)單個(gè)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行定位重要的微觀特征。

微傳感器可以用于幾乎任何容量的多傳感器測量系統(tǒng)。對于視頻測量系統(tǒng)的一個(gè)重要考慮，就是要保證機(jī)床具有在測量范圍內(nèi)，零件特殊位置高放大成像所需的高分辨率的定位。當(dāng)測量系統(tǒng)要進(jìn)行高級精度的測量時(shí)，微型探測是最精密的。把視頻與微型探測測量結(jié)合在一個(gè)單一的測量程序中，能生產(chǎn)出整個(gè)零件的特征而需要最少的操作者介入。