借助激光测距仪的圆度误差求解方法

　　圆度误差是指圆形零件在同一正截面上，实际被测轮廓相对其理想圆的变动量，也就是两个能包络圆形零件工件轮廓形状的同心圆的最小半径差值，通常以失圆 (Out of round-ness) 尺寸大小表示。圆形零件工件表面正截面轮廓的圆度误差，是衡量圆柱形零件形状精度的重要指标之一，对机器和仪器的工作性能有直接的影响[1]。因此在设计机器和仪器时，根据零件的功能要求需给定适宜的公差。而加工完毕的零件的圆度误差是否在允许的公差之内，则要通过测量给以判定。

　　1 现有研究方法概述

　　目前的圆度误差测量大多是接触测量。测量的方法有半径变化测量法、两点、三点法和坐标测量法等数种[2]。

　　坐标测量机的测量原理，是将被测工件放入其容许的测量空间，以获得被测几何型面上各测点的坐标尺寸。根据这些点的空间坐标值进行计算，求出被测零件的几何形状位置尺寸[3]，然后进行数据处理，求解圆度误差值。但是这种方法不便获取采样数据,对大型、长轴类的零件则难于安装;同时,坐标测量机成本高, 不适合车间现场检测。

　　用圆度仪测量圆度误差, 测头与实际被测圆轮廓接触, 实现数据的自动处理、打印及显示结果。圆度仪可以保证很高的采样精度和评定精度, 评定方法符合标准的要求, 并配有专用的微机, 其中转轴式和转台式圆度仪仍为圆度误差测量最有效的手段。但是这种仪器十分昂贵, 测量成本高，一般企业和高校均无此设备，并且对操作环境和条件的要求严格,通常仅限于在计量室中使用,不能用于车间现场。

　　用 V 形块和两点、三点法测量圆度误差的方法只是近似的测量。其中，用 V 形块测量圆度误差，只适用于等径多弧形的棱圆误差的特殊场合;而两点法和三点法是“测量特征参数原则”的具体应用，操作简便，其特点为:两点法只能测量圆度误差中的偶数谐波部分;三点法则只能较好地测出误差中的奇次谐波部分[4]，此二者均不符合评定标准，因此只适用于低精度零件的检验。

　　用分度头测量圆度误差的方法, 测量精度很高(仅次于圆度仪测量法)，尤其是光学分度头。但是这种方法属于接触测量，可实现的精度是有限的。

　　2 新方法的提出

　　为了寻找一种更加方便的圆度误差值测量方法，本文提出利用激光测距仪间接测量圆度误差的新方法。即测量零件相应尺寸后，再通过程序处理所得数据，来得到零件的圆度的方法。而且激光测距仪是利用激光的非接触测量方法，所以测量精度很高。激光测距仪的传感器是基于三角测量原理运行的，具有非接触、不损伤表面、材料适应性广、结构简单、测量距离大、抗干扰、测量点小、测量准确度及精度高、可用于实时在线快速测量等特点, 在几何量测量领域中得到广泛的应用。本论文实验中的距离测量方法也是基于这一方法的。而对于圆度值的获取，正是本文提出的思想———通过编程的方法得到圆度值的大小。