在大型轴孔类工件的装配过程中,工件的几何尺寸和配合公差的高精度测量,是保证整套工件质量和性能的关键因素。长期以来,国内外学者对大尺寸轴径的几何量测量进行了大量研究,出现多种测量方法和测量系统,本文通过比较和综合各种方法,研制出一种通用型的激光非接触式大尺寸内径自动测量系统。本文采用激光非接触式测量方式,实现了快速、无损、高精度测量;结合管道机器人技术,实现系统轴向自动行走、高精度同轴定位、快速扫描测量;采用了无线通信方式,实现系统高灵活性、高便携式的可靠自动运行。系统不仅能实时获取管道内径的相关数据,而且能快速生成管道内径的评估参数。其精度能够满足工艺要求,结构简单,能够实现长距离无线测量,是一种高精度,高自由度,高灵活性的通用管道大尺寸内径测量系统。论文主要内容如下:1、介绍了国内外大尺寸内径测量方法、管道在线检测机器人的研究现状,通过比较各种方法和机器人装置,阐述了本文的研究方法和内容。2、研制了一种能够在大型轴孔类被测对象中实现自动运行的激光非接触式大尺寸轮式测量系统。该系统采用了高精度激光传感器实现孔内几何量的提取。系统本体包括轮式驱动机构;精密自动定心机构;轴向对称双传感器扫描机构以及精密主轴。系统实现了快速平稳运动及可靠定心,高精度数据采集。3、设计实现了一种实时可靠的测量机器人控制系统,集成了传感器扫描系统、无线通讯模块、电机驱动控制等功能。利用DSP平台和C程序语言开发了系统的硬件控制平台以及软件程序和人机界面。人机界面采用模块化设计,实现系统人性化的界面和可靠性的数据处理。4、采用ZigBee无线通讯方式,避免了采集数据过程中拖线和绕线的影响。通过选择一款高性能的无线模块,实现了系统高可靠性的无线数据通信,借助ZigBee协议栈和C程序开发语言简化了无线通讯的软件实现,其中包括:温度采集模块的软件实现和无线数据传输的软件实现。5、利用研制成功的测量系统和实验室相关实验条件进行了一系列实验,其中包括机构偏心实验,机构爬坡实验,机构重复性和稳定性实验,机构与FARO激光跟踪仪对比实验等。最终,利用本测量系统进行现场大尺寸加工轴径的测量,实现系统对大尺寸轴径的几何量测量和评估。