在一個理想的世界中，一種光學(xué)的，或另一種非接觸式的檢驗，可能是測量復(fù)雜的、微型機械加工零件的最好方法，但這經(jīng)常是不實際的。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，因為工件的可見邊緣經(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，把一個測量系統(tǒng)中的多個傳感器技術(shù)的實力結(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，用于達到非接觸式裝置不能達到的零件特征部位，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，探頭能夠做成多小，且仍能可靠地觸發(fā)，這是有一個實際限制的。例如，一個細的觸針，在探頭觸發(fā)之前可能彎曲，錯誤指示了表面的位置�；蛘�，一個長的探針，事實上當(dāng)探頭尖還未觸及到被測量的壁時，可能“觸發(fā)”(碰到孔或槽的邊緣)而記錄一個數(shù)據(jù)點。先進的制造技術(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，因為傳統(tǒng)探針在記錄一個位置時，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。

帶有集成探頭的機床成為可以感測和反應(yīng)其周圍環(huán)境的機床。具有這些功能的機床，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

先進的探測技術(shù)可以與控制系統(tǒng)和軟件集成在一起來運行機床。例如Datron Dynamics公司作為一家高速CNC銑削雕刻兩用機床的制造商，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，機床可掃描并辨認該零件，選擇適當(dāng)?shù)某绦騺砑庸�。Datron公司總裁Walter Schnecker博士說：“即使操作者裝上一個有毛病的零件，機床仍然會生產(chǎn)出好的零件，因為那個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)時間。”

Datron機床上的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)計成的，探頭都能幫助機床進行動態(tài)補償。這補償是通過沿毛坯表面測量，并把這測量的數(shù)據(jù)輸入到機床的控制器中而實現(xiàn)的�？刂破髯詣诱{(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)整時間，也減少了零件報廢。

Z形探頭永久性地安裝在主軸近旁，只有當(dāng)需要時，才靠氣動而伸出。基于它的集成設(shè)計，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，Z形校正探頭在X、Y和Z坐標上，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，并且能進行許多零件的反求工程。

裝有雷尼紹(Renishaw)TP20探頭的Datron機床，可用于測量復(fù)雜零件和零件特征，如在一個圓拱表面上雕刻的標簽。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)時間。

光接觸

Carl Zeiss IMT公司的F25是一種接觸系統(tǒng)，結(jié)合一個有3個傳感器的光學(xué)系統(tǒng)，兩個用于測量，一個用于輔助操作者。一個是基于壓電薄膜的全掃描傳感器，可以取接觸點。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，接觸壓力只是坐標測量機的百分之一。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)有一個環(huán)形光源，它可以按強度和方向編程，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，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，機床有一個光學(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)程序時使用。該光學(xué)檢驗系統(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，因為它的精度很高，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，工件的熱影響很重要。F25有原來為望遠鏡開發(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。該探頭在很細探針的末端有一個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，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，該探頭可以縮回到保護殼中，只是在需要時自動測量時才伸出。OGP公司的用于進行非接觸表面測量、有橫向和高度兩個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)利用在一個透鏡中展開的軸向分色，光的每個波聚焦在其光軸的一個不同點。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)在一個多傳感器測量系統(tǒng)中使用時，這種探頭能掃描一個表面，非接觸式測量沿任何形狀輪廓高頻表面的細節(jié)接連地掃描，便產(chǎn)生一個區(qū)域的表面形貌圖。

多個傳感器構(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，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傳感器的測量系統(tǒng)。多個傳感器的測量機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，因而它們可被用于測量程序中的任一點；而不好的集成包，在使用之前需要把每個傳感器校準。另外，高效的集成，允許用任一個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、激光點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)點是能建立微觀特征測量與整個零件微觀特征尺寸和位置之間的關(guān)系�！币粋�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)，可以在一個零件上或相對于一個單個重要數(shù)據(jù)進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)的一個重要考慮，就是要保證機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)要進行高級精度的測量時，微型探測是最精密的。把視頻與微型探測測量結(jié)合在一個單一的測量程序中，能生產(chǎn)出整個零件的特征而需要最少的操作者介入。