轴联接对准是传动机械装配过程中的重要环节,当两轴的对准存在误差时,会产生振动、噪声、磨损加剧等不良影响,甚至会导致传动设备的使用寿命缩短,威胁工作人员安全等问题。目前,轴对中检测主要有百分表法和激光对中法。百分表法需要定制配套的基础设备并由专业的技术人员来完成繁琐的测量;激光对中法近两年在国内一些重要的安装场合开始应用,但核心技术仍被国外封锁。本文基于上述问题开展了相关研究。首先通过分析百分表测量法和国外先进的激光对中仪工作原理,建立了以三百分表法测量原理为基础的几何模型和数学模型,给出了垂直面、水平面两个主要投影平面内角偏差和线偏差两个主要偏差的测量和求解过程,构建了测量对象各几何参数间的数学模型。为了对其位置关系进行测量,本文从轴对中测量和调整过程实际应用出发,确定纠正偏差时的基准面及基准点,为建立几何关系提供统一的参考点。其次,提出基于透镜阵列技术的角度测量和位置测量方法,利用光束透过阵列透镜在CCD上形成多个光斑的位置变化解算光线入射角度,从而实现角偏差测量;在另一路测量光路中,采用PSD接收激光光斑的位置变化,进而实现线偏差的测量。通过分析、计算和选型,从技术上完成了测量系统设计,并对测量系统检测原理建模分析,从单个透镜到多个透镜,对0.06°至6°多个角度的入射角进行仿真分析,光斑位置与理论值相差均符合理论分析要求,验证了测量系统的技术可行性。最后,搭建了实验系统验证上述的测量方法,结果表明:在25mm至200mm的轴向测量范围内,实现了±8°至±2.5°的角度测量范围。两轴不对中时的角度偏差测量精度能够达到0.02°,线偏差的测量精度能够达到±3μm,满足技术指标要求。