MARPOSS测头探针（zhēn）在接触式测量中，由安装在测头(如动态测头、应变计测头、扫描测头（tóu）等)上的探针充当与（yǔ）被测工件的接触点。在机床、三坐标测量机(CMM)、比较测（cè）量仪（yí）和便携式（shì）关节（jiē）臂CMM上进行各种探测操作时，正确（què）选择和使用探针对实现高效（xiào）、可靠和精确（què）的测量必不可少。以下是可能有助于选（xuǎn）择（zé）最佳测量方案的一些要点（diǎn）。

　　对于（yú）在机床上使用的、传（chuán）统的动态测量（liàng）测头，应首选采用（yòng）陶瓷测杆和红宝（bǎo）石测球的（de）探针。对用于CMM的测（cè）头，如果测杆较短，可优先选用钢制或硬质合金测杆;如果测杆较长，则（zé）应选用陶瓷或碳（tàn）纤维测杆。陶瓷（cí）测（cè）杆比硬质合（hé）金测杆更轻，其刚性比钢制（zhì）测杆更好，而且具有优异的热稳（wěn）定性，特别适合在加工现场环境中使用。

　　红宝石测球（qiú）非常坚硬和光滑，具有优异的抗（kàng）压强度（dù）和耐磨损能力。它们的制造精度水平各不（bú）相（xiàng）同，并据此确定（dìng）其等级(用与理想球体的最大偏差来表示)。任何球（qiú）度（dù）误差都会增加测量的不确（què）定度。两种最常用的测球等级是5级和10级（jí）(级数越小，精度越高)。CMM的精度水平越高，测球等级对测量的影响也越大。雷尼（ní）绍(Renishaw)公司建议，将5级测球（qiú）作为标准测球，而对那些精（jīng）度要求极高的测量，则应（yīng）采用3级测球(其球（qiú）度误差仅（jǐn）为0.08μm)。

　　对于高精度的应变计测（cè）头(尤其（qí）是用于机床（chuáng）的测头)，建议选用碳纤维测杆的探（tàn）针。由于此类探针(无论是空心杆还是实心杆)重量很轻，因此（cǐ）非常适合用（yòng）于（yú）高灵敏度的应变计测头。碳纤维是长测杆和加长杆最常（cháng）用的材料，因为它强度高、重量轻，且（qiě）具有良好（hǎo）的热（rè）稳定性。在（zài）需要用金属制造的探针部位(如接头、转向节等)，集重（chóng）量轻、强度高（gāo）、稳定性好、密度高（gāo）于一身的钛合金是最（zuì）佳选择。

　　用于（yú）便携式关（guān）节臂CMM的探针（zhēn）必须结实耐（nài）用，因此通常选用抗破裂性极佳的5级氧化锆测球。用抗冲击性（xìng）好的（de）粘（zhān）接剂将测球粘接到高强度的硬质合金测杆上，特殊的连接结构可确保其接头刚性十足（zú）、不易断裂。

　　扫描测（cè）头(如Renishaw用于CMM和Equator柔性检测（cè）仪的SP25M测头)存在一些会影响测球材料选择的（de）变量。与接触测量相（xiàng）比，扫（sǎo）描测量时测球与工件表面（miàn）的相互作用更为频繁，可（kě）能会导致三（sān）个问题：碎屑积（jī）聚（jù）、粘结磨损和磨料磨损。测球上积聚一些碎屑难以避免（miǎn），但很容易用不（bú）起毛的干布擦掉（diào）。粘结磨（mó）损会将工件材料永久转移到测球（qiú）上，并最（zuì）终（zhōng）导致测球产生球（qiú）度误（wù）差（chà）。磨料磨损则会从测球或工件上去除一些材料。

　　红宝石测球适（shì）用于大（dà）部分工件（jiàn）(包括不锈钢和（hé）钛合金工件)的扫描测量，但在极端（duān）条件下扫描（miáo）测量铝合金工件时，可能会产生粘结（jié）磨损。因此，在极端条件下测量铝合金时，可用（yòng）氮（dàn）化硅测球替代红宝石测球。不（bú）过，氮化（huà）硅测球在测量不锈钢或铸铁工件时容易产生磨料磨损。扫描测量铸铁零件时应首（shǒu）选氧化锆测球，不过硬质合金测球也表现不俗。

　　不同的探针类型：直探针通常用于在测头可直接接触工件的情况下（xià）探测一些简单的零件（jiàn）特（tè）征。不过，对于一些特殊的检测任务，还（hái）有许多其他（tā）类型的探针可供选（xuǎn）择。

(1)星型（xíng）探针

　　具有多个测（cè）球的星型（xíng）探针能以较少的测头运动高效测量零件内（nèi）部特征(如孔中的沟槽)的极值点（diǎn）。

(2)尖头探针

　　尖头探（tàn）针非常适合探测（cè）螺纹形状、特定的点和刻划线，但不适用于（yú）标准的X—Y坐标测量。端部呈圆弧形的（de）尖头（tóu）探针（zhēn）可用于探测小孔的位置。

(3)陶瓷空心球（qiú）探针

　　这种大尺寸探针非（fēi）常适合（hé）在X、Y和Z方向测量较深的零件特征和内（nèi）孔(图3)。用这（zhè）种半球形（xíng）探针测量粗糙表（biǎo）面时，其球径平均（jun1）效应可减小粗糙度峰谷的影响。

(4)盘型探针

　　盘型探针适合检测凹腔和沟槽(图4)。用厚度较（jiào）薄的盘型探针进行探测时，需要仔细（xì）校准探针的角度，以确保其与被测特征正确接触。简易型盘型探针只（zhī）需以其直径为基准(通常用环规校准)，但其有效探测范围仅局限于X和Y方向。如果增加（jiā）一个端部呈圆弧形的滚柱，就能实现Z轴的（de）探测，提供超出测（cè）头直径的圆弧端滚柱加长杆的中心线（xiàn）。

(5)圆柱形探针（zhēn）

　　圆柱形探针适合探测薄壁工件（jiàn）上的孔和（hé）螺纹特征，并可用（yòng）于螺孔中心线（xiàn）的定位。探针的球形端部使其可实现在（zài）X、Y和（hé）Z方向的探测和质量（liàng）评定。

(6)定制设计的探针

　　定制（zhì）设计的探针可用于实（shí）现各种特定的探测操作（zuò）。

　　探针使用的基本规则：遵循一些简单（dān）的探针使用规则，可以提（tí）高（gāo）大多数探（tàn）测（cè）任（rèn）务的精（jīng）度和效率。

(1)探针不宜过长（zhǎng），并应（yīng）确保其具有足（zú）够的刚度。探针长度（dù）越短，越有（yǒu）可能获得最佳测量结果。较长的探针会放大测量（liàng）误差（chà），而且容易产生较大的挠曲变形。

(2)尽可能减少接（jiē）头的数量。接头和加长杆有可能引起测杆弯曲和测球偏移。

(3)尽量使用较粗的（de）测杆。测杆越粗，探针的刚性（xìng）就越好。

(4)尽可能使用较大的测球。这种策略可减少因测（cè）杆（gǎn）触（chù）碰工件而引起错误触发的可能性。较大的测球可以增加（jiā）有效探（tàn）针长度（dù），并允许使用较大的测杆（gǎn）直径，从而提高探（tàn）针刚度。最后，较大的红（hóng）宝石（shí）测球可以减小工件表（biǎo）面光（guāng）洁度对测量结果的（de）影响。

　　测头的校准：在（zài）开始测量之前，必须对测头进行校准(包括所有测量程序)。首先，按照机（jī）床和测头制造商的说明（míng），用探（tàn）针（zhēn）对一个校准用的标准球进行探测(图5)。校（xiào）准需要使用CMM随机提供或包含在机床数控系统所用探测软件（jiàn）中的专用校准程序。标（biāo）准球的（de）制造精度非常高，其准确尺寸已被确定并已纳入校准程序中。通过校准，可以确定测头零部件的有（yǒu）效尺（chǐ）寸，并（bìng）将其尺寸值存储在CMM或机床控制系统中。如果所用CMM不止一台，则应使用一个经过校（xiào）准的标准球，将其尺寸值输入（rù）特定测量机的探测（cè）软件中。

　　MARPOSS测头探针看似简单，但除了很高的精度要求以外，在生产探针的材料、设（shè）计和制造技术中蕴涵（hán）着许（xǔ）多科学知识。无论是将测球连接到测杆上的方法，还是探针材（cái）料的选择，看似简单的探针其实一点也（yě）不简单。