论文摘要：基于光电跟踪的平面轮廓扫描仪的设计与研究

气缸垫是发动机中保证密封性的重要零件，因此在生产中对其形状尺寸要进行严格的检测。但是使用传统测量方法难以精确测量气缸垫复杂的几何形状，尤其是无法用游标卡尺直接测量出定位孔、安装孔和其它工作孔中心之间的定位关系。解决此类测量难题的办法有采用光学CCD成像技术和数字图像处理技术实现对气缸垫的非接触式测量。但是由于成像视野小，此测量方法的量程较小。为此，在研究激光半光强检测技术和轮廓跟踪算法基础上，设计平面轮廓扫描仪实现对气缸垫大量程高精度地轮廓测量。利用光电池的光伏效应，其短路电流和入射照度呈线性正比关系，通过检测短路电流强度，可检测出激光光强。在扫描过程中，激光光斑在零件轮廓边缘上运动，激光光斑和零件轮廓边缘相对位置的变化直接影响到入射到检测器的入射照度，从而导致光强检测值的变化。通过半光强检测数学模型和标定实验，可以检测出半光强点，即光斑中心正在轮廓边缘上的点。轮廓跟踪算法使激光光斑沿着未知平面轮廓的边缘运动并测量轮廓边缘点。不同于传统的计算机图形学中轮廓跟踪算法，新的轮廓跟踪算法采集的轮廓边缘点不是连续的，通过判断边缘链表的线段相交来结束轮廓跟踪。采取一些优化措施提高扫描不同曲率轮廓的速度和精度。将测量数据转化为DXF或者IGES格式文件，就可以利用AutoCAD等CAD软件进行处理得到气缸垫的轮廓形状。