在一些电磁场变化较大的场合无法使用；超声检测方法是一种较为普遍的测量方法，在测试 过程中,其探头和测试表面之间需要一种耦合介质,耦合情况的好坏将直接决定检测质量[13-15]； 光学方法分辨率高、受环境电磁场影响小、工作距离大、测量准确度高，且光电探测器在近 几年有了长足发展, 因此光学非接触测量方法越来越被人们所重视。由此可见，在对内螺纹 进行廓形检测时，可用光学方法来进行内轮廓检测，有助于高效且精确地完成检测。在光学 方法的选择中，可选用激光传感器、CCD 图像、光纤传感器或光谱共焦传感器来完成检测[16]。

激光三角法是一种较为普遍的光学检测方法。激光三角法以光学三角原理为基础，图 1.1 所示为激光三角法测量原理图。由于当被测物体移动时，位移方向与接收光路光轴成一夹角， 故称光学三角法。激光三角法具有材料适应性广、结构简单、抗干扰能力强、测量精度高、 速度快和距离大等特点[17]。近年来，人们不断对激光三角测头的光源、透镜和传感器等方面 进行改进设计，以提高测量精度。激光三角法被广泛应用于汽车制造业和航空业中的的平面 度、圆度、直线度、跳动等形位误差，表面粗糙度和各种管形件的内膛尺寸等的检测。

图 1.1 激光三角法测量原理图

如图 1.2 所示，王士峰等人[18]基于激光三角法检测技术、光栅位移检测技术、精密机械 技术和计算机辅助数据处理技术，提出了一种用于内外螺纹检测的非接触式检测方法。这套 螺纹检测系统已经能够得到螺纹的齿高、螺距、齿顶角、锥度四项参数，经过进一步算法的 研究还可以得到其它螺纹参数。但是这种方式主要针对油管内螺纹检测，油管内部体积相对 较大，并不适用于体积更小的滚珠丝杠螺母的检测。

图 1.2 内螺纹检测示意 

Hsueh-Liang Huang 等人[19]也发展了一种使用激光三角法测量的滚珠丝杠副螺纹轮廓测 量系统，相关系统组成如图 1.3 所示。此系统由负责检测螺纹轮廓的纵向部分的激光测量单 元和负责运动未检测部分的二轴旋转台组成，但是测量过程较为复杂。

图 1.3 激光三角法螺纹轮廓测量系统示意图

贺秋伟等人[20]提出一种基于 CCD 图像的滚珠丝杠螺母非接触测量方法。首先用数字摄 像头沿轴线方向采集滚珠螺母图像，再对原始数字图像实施预处理和图像处理、细分等操作， 最后用自编程序计算滚珠螺母有关参数。理论分析和实验测量结果表明，该方法可满足产品 的技术要求，该系统的优点是成本低且效率高，测量速度快，精度较高，但是图像方法不适 用于一些特殊环境。

上述两种光学方法虽然精度较高，却无法满足高效快捷的要求。光纤测量技术则具有体 积小、重量轻和柔性好等优点，但是光纤传感器对被测件表面状况要求严格，并且对于螺纹 牙型角度的测量精度达不到检测的要求，光纤传感器不适合本文所研究的内容。而光谱共焦

传感器则具有传感器体积小、测量精度高、对环境要求低和抗干扰能力强等优点。

图 1.4 为光谱共焦传感器原理示意图：传感器发出一束复色光，通过特殊的镜头组发生 单色光偏离，每种波段都对应一个合适的距离段，只有完全作用到目标物体上的波段才被用 于测量，该波段的光发生反射，经聚焦透镜返回传感器并通过光纤传到处理光谱变化的接收 器，根据传回的波长，经换算得到所测位移值。

图 1.4 光谱共焦传感器原理示意图

南京理工大学的刁金凤设计了一套基于米铱的光谱共焦位移传感器（下文也简称为米铱 传感器）的滚珠螺母检测系统。检测系统使用张传剑[21]原有用于对刀的实验台，实验台主要 包括测量元件，支撑组件、平移定位组件和控制与处理组件。这套测量系统以光谱共焦位移 传感器为螺纹径向测量仪器，用高精度光栅尺测量轴向位移，通过电动平移台带动米铱传感 器沿滚珠螺母轴向移动，实现对螺纹轮廓的检测。这种检测方式理论上实现了高效快捷地测 量。但是由于米铱传感器有效感应范围的限制，刁金凤的方案在滚道曲率较大处的采样点数 据丢失严重，导致拟合后的滚道廓形与实际相差较大，且由于实验时间有限，尚未完成软件 的编写，需要手动采集轴向位移数据，没有实现预期的自动化采集，实际采集速率较低。