随着制造行业的发展,在一些诸如造船等大型加工背景下,有越来越多的对大孔径管道精确测量的需求。在船舶制造中,作为关键的部件之一的船舶艉管前轴承座及球艉铸钢件,内径尺寸加工精度要求高,因此研究一套大尺寸内径测量系统,具有重要的现实意义。本课题根据工件孔的结构特点和测量要求,经过充分的项目研究和方案对比,确定了船舶艉管前轴承座及球艉铸钢件孔径的检测方案,完成了测量系统的总体设计和制造。本测量系统是以精密机械定心支承为基础,集伺服电机驱动技术、激光测量技术、编码器跟踪技术、激光准直技术、PSD定心校准技术、计算机控制技术于一体的非接触数据采集测量系统。本文结合学科发展趋势和实际应用的需求,所研究的测量系统是一种基于高精度激光位移传感器的测量方法。最终完整研制出一台大尺寸孔径测量装置,功能和精度已达到设计指标的要求。论文的研究内容主要包括:1.对船舶艉管前轴承座及球艉铸钢件的被测孔进行分析,确定了以高精度激光位移传感器和直流伺服电机驱动为基础的在线检测系统设计方案,对系统结构的主要分系统进行了介绍,包括基准轴线定心机构、精密测头机构、运动控制机构、计算机控制系统。2.基于机械设计原理和系统方案功能需要,对测量系统的精密机械系统进行了介绍。详细介绍了基于两组支承轴定位的精密定心支承机构以及支承轴系的机械设计。传感器支架是测量机构的重要辅助部分,滑动支承杆和滑轮配合伺服电机驱动系统实现测量装置的运动功能。主轴承载着整个测量系统许多关键机构,因此主轴设计也是关键部分之一。3.对本测量系统中使用到的传感器技术进行了详细阐述。对激光传感器、编码器、PSD传感器从原理到应用都进行了详细介绍。测量机构主要使用激光三角测量技术和光电编码器控制旋转角度技术,基准轴线定心机构主要使用激光准直测量技术和PSD定心校准技术。