刘不凡，司欣格，包建东，徐文臻

(南京理工大学 a. 自动化学院； b. 机械工程学院，江苏 南京 210094)

0 引言

直线导轨是一种机电一体化的导向装置，是生产加工常用到的重要零件，如机床、激光焊接机等都含有直线导轨。直线导轨的性能对加工件的精度产生重要影响，导轨直线度也是衡量直线导轨精度的重要参数。本文主要研究激光检测导轨直线度的方法。激光检测的方向性好，检测装置结构简单，成本低，还可实现自动化检测。若采用自动化检测，采集点越多，则检测精度越高。

1 检测方法

如图1所示，检测装置由导轨、激光、滑块、光电位置传感器(psd)、刻度尺组成，其中psd上有坐标刻度。滑块带动激光在导轨上沿着z轴滑动，通过刻度尺可以调整滑块体位置。检测之前，记录光源的初始位置z0，然后调整psd，使得光斑对准坐标原点，或者直接记录初始光斑的坐标，根据直线度的定义，最后求得的结果和截距无关。然后令滑块平移距离δz，每平移一段这个距离，就记录光斑的坐标，直到滑块走完整段导轨。

图1 激光测量导轨直线度装置示意图

2 偏差计算方法

先考虑光斑离纵坐标的距离x(z)，通过该值可以得到导轨在水平方向的倾斜角θx(z)，下标x表示在水平方向上的倾斜角，y为垂直方向上的。所以有：

(1)

式中：z0为光源在导轨初始位置离psd的距离；kx(z)即为导轨偏差在水平方向上的变化斜率。有：

d'x(z)=kx(z)

(2)

对于一个光滑的直线导轨，任意z0在导轨长度范围内，都有

所以导轨偏差d(z)在导轨长度范围内处处连续。……