1 測量原理
　 在進行3維測量時，激光測頭的激光器投射在被測物體(ti) 表麵上的光斑，通過透鏡在PSD上成像，在PSD上成像的光敏元輸出電脈衝(chong) 信號到驅動器中，再經接口電路傳(chuan) 給計算機。計算機中的CNC係統，通過示教測量軟件模塊疊加計算獲得待測工件上示教點的3維坐標數據，計算機並按一定規則記錄存儲(chu) ，從(cong) 而完成示教點的測量。
　 為(wei) 盡量減少光散射或其它原因造成測量數據中的壞點，從(cong) 而使該點偏離原曲麵，形成測量誤差，係統采用多次測量並通過數據預處理的方法，去掉壞點，避免一次測量帶來誤差大的隱患，這對激光測頭是很容易實現的。

　 2 係統的組成
　 係統由切割機床、數控係統、激光數字化測頭、PC機、串行通訊接口和相應的控製軟件組成。
　 它由以下幾個(ge) 部分組成：
　（1）激光測頭。係統采用了激光點光源非接觸式測頭，安裝於(yu) 激光切割機A軸切割頭的位置，它完成測量信號的提取。測頭輸出信號中包括一個(ge) 測量距離的模擬電壓量和3個(ge) 反應測頭狀態的開關(guan) 量，其中模擬電壓量輸出與(yu) 距離關(guan) 係成正比；3個(ge) 開關(guan) 量分別是近報警信號、遠報警信號與(yu) 有效測量信號，在係統中通過充分利用這3個(ge) 信號，實現測量的自動控製。
　（2）PSD驅動及采樣信號處理電路主要由兩(liang) 部分組成：光電位敏元件PSD驅動電路與(yu) PSD連接在一起，共同安裝在激光測頭及其控製盒內(nei) ；PSD的A/D轉換電路和數據傳(chuan) 輸電路插在PC機的擴展槽內(nei) 。它們(men) 分別完成光信號向電信號的轉換、模擬信號向數字信號的轉換以及相應控製信號的傳(chuan) 輸。
　（3）數控5軸聯動激光切割機的驅動係統和相應的執行機構，由它們(men) 來完成示教錄返編程測量過程中計算機發出的運動指令。
　（4）數控係統中的示教測量軟件模塊。借機測量係統的功能實現，很大程度上取決(jue) 於(yu) 係統的軟件，它主要完成測頭運動控製，如測頭運動速度和空間位置的控製；采樣數據處理，獲取機床當前3軸坐標的空間位置；測量數據的處理與(yu) 存儲(chu) ；數控加工程序的生成等。

　 3 維曲麵激光切割加工中法矢獲取算法在3維曲麵的激光切割加工中，獲取被加工曲麵的法矢是其關(guan) 鍵技術之一。采用激光測頭與(yu) 加工機床機床加工采用蓄能器的研究形成借機測量係統這一新的示教方案，其目的就是將難直接測量的曲麵法矢轉化為(wei) 容易測量的空間點，再利用微分幾何的方法，通過處理得到較為(wei) 精確的法矢值。采用這樣的方案避免了過多受到示教者主觀因素、被測工件複雜程度和機床結構形式的影響。提出了一種新的法矢二次測量方法，主要是通過算法來提高測得法矢的精度，但它仍是利用原有的激光噴嘴作測頭，由於(yu) 本身結構的限製，無法獲取高的測量精度，所以本文提出改為(wei) 采用測量精度較高的激光測頭。同時采用半自動測量方式，它是在操作者一定程度的幹預下，係統自動完成對示教點的法矢測量工作。這不僅(jin) 能提高工作效率，而且可保證測量結果的連續性和一致性，並使測量精度在一定範圍內(nei) 得到了有效保證。規劃被加工型值點鄰近的均勻3點，通過測量這3點的精確坐標來重新確定被加工曲麵的法矢。
　利用激光加工機所具有的型值點的位置坐標測量精度高於(yu) 激光頭的姿態測量精度的特點，通過將激光頭的姿態測量轉為(wei) 被加工曲麵上點的坐標的測量，從(cong) 而提高了激光頭的姿態測量精度。同時可利用此方法進行迭代測量，直至達到所要求的精度。
　 4 結論
　本文介紹的法矢測量係統充分發揮了激光測頭的測量精度和5軸聯動激光切割機CNC係統的功能，對解決(jue) 激光加工中曲麵法矢獲取難這一工程實際問題起到了有效的作用，具體(ti) 如下：（1）由於(yu) 係統采用激光非接觸式測量，既解決(jue) 了接觸壓力引起的測量誤差問題，也不存在測頭半徑3維補償(chang) 的難題，特別適合於(yu) 對3維大型覆蓋件等薄壁、易變形工件的示教；（2）隻要光可以到達的區域，便可以進行測量；同時測量精度不再取決(jue) 於(yu) 示教者所確定的測量間距精度和示教者的經驗；（3）本文所提出的3維激光切割加工中曲麵法矢的獲取算法以及示教點選取策略皆是基於(yu) 一定的數學基礎，並具有簡便易行的顯著特點；（4）激光數字化采集的精度可達4m，采集頻率為(wei) 10Hz，測得法矢誤差可控製在2°以內(nei) 。