张来宾 李守卫 郭 峰

（国家机床产品质量监督检验中心 山东 滕州 277500）

0 引言

基于光电开关原理、光栅位移测量原理、激光扫描测量原理设计的非接触测量方法具有高精度、高速度、智能化等特点。此零件是一种形状不规则的回转体零件，为此需考虑相应的检测方法来解决其测量问题。本文则主要针对特定位置径向尺寸测量问题进行重点研究。

1 测量对象

测量对象如图1所示，在距离顶部3mm处测量径向尺寸。

图1 被测对象

2 测量原理

2.1 光栅位移系统的基本原理[1]

如图2所示：

图2 莫尔条纹

光栅距分别为ω1和ω2的两光栅以很小的间隙叠合在一起，并且二者栅线相交成一个很小的角度时，其中一个相对于另一个运动时，就会产生莫尔条纹（Moire fringes）。莫尔条纹具有位移放大，位移同步、误差平均的特点，在此，我们可以得到光栅位移测量的基本方程：

式中：ω——光栅的栅距

θ——两个光栅栅线之间的夹角

B——莫尔条纹之间的距离

当指示光栅相对于主光栅移过一个栅距时，莫尔条纹将在水平方向移过一个条纹。在固定位置放置一个光电探测器，当莫尔条纹连续移动时，探测器的输出信号亦为近似的正弦波。对该信号进行整形、计数，即可测出指示光栅相对于主光栅的移动距离。对于光栅测量系统，若在后续电路中加入倍频电路，实现条纹细分，可提高分辨率。

2.2 激光扫描测量原理[2]

测量原理如图3所示：

图3 激光扫描测量原理图

从激光器发出的激光光束，经反射镜射向扫描转镜，再经扫描转镜的反射面反射，经过准直透镜后，光束成为平行于光轴的平行光束对工件进行扫描，经聚光镜聚光后进入光电接收器，最后经光电变换和电子学数据处理系统处理，便可得到被测工件的测量结果。……