2.3.1 廓形检测系统 依据课题对螺母内螺旋滚道轮廓检测的基本要求，本论文所用实验台是基于已有对刀原

理实验台加以改进所得。对刀原理实验台已经拆除，需要重新搭建。图 2.3 为滚珠螺母内螺 旋滚道廓形检测实验台示意图，各个零件的名称见图中标注。实验台主要由测量组件、运动 组件和支撑组件组成。其中测量组件主要包括光栅尺和光谱共焦位移传感器；运动组件包括 二维手动平移台、电动平移台和电动旋转台；支撑组件包括定制光学平台、平移台底座、支 撑块、定制转接板、三爪卡盘和米铱传感器夹具。其中电动平移台固定在平移台底座上，光 栅尺读数头和二维手动平移台组合固定在电动平移台的运动平台上，米铱传感器通过定制夹 具固定在二维手动平移台上，实验台实物图如图 2.4 所示。

本实验台将沿螺纹内滚道轴线且靠近夹具的方向设为+X 轴方向，平行于光学平台且远离 光栅尺读数头方向设为+Y 轴方向，垂直于光学平台竖直向上设为+Z 轴方向。二维手动平移 台可带动米铱传感器在 Oyz 平面内运动，电动平移台可带动二维手动平移台沿 X 轴运动，通 过光栅尺可获得电动平移台运动量。待测螺母装在三爪卡盘上，三爪卡盘通过定制转接板连 接电动旋转台，电动旋转台可带动滚珠螺母沿自身轴线转动。文献综述

图 2.3 非接触式螺母内轮廓检测系统示意图

2.3.2 测量元件

图 2.4 实验台实物图

螺母内部测量空间非常有限，被测螺旋滚道型面复杂，对传感器的外形尺寸和有效感应 范围都有极高的要求，目前尚未出现成熟的测量设备。滚珠螺母内螺旋滚道在精加工完成后， 其加工精度较高。如果采用接触式的位移传感器，测量时传感器和滚珠螺母内螺旋滚道的接 触应力会造成测量误差过大，同时也会对内滚道造成磨损。非接触式测量方法中光学方法因 其系统分辨率高，受周围电磁场影响小、测量精度高等优点越来越受到人们重视。因此，在 本文中将采用光学非接触式位移传感器检测内螺纹廓形。 

  本文采用德国米铱的 optoNCDT2401 系列光谱共焦位移测量系统采集滚珠螺母径向位移。 测量系统主要由内置白色 LED 光源的 IFC2451 型控制器、IFS 2402/90-10 型径向测量的光谱 共焦位移传感器和相关接线组成。如图 2.5 为测量系统整体示意图。传感器发出的光线遇到 目标物体反射回传感器，通过光纤传回控制器，分析处理后得到位移值，控制器将计算结果 传输到电脑上。 

图 2.5 光谱共焦位移测量系统示意图 

图 2.6 为光谱共焦微型探头外形尺寸图，探头直径为 4 毫米，检测方向为径向，适合用 于内部空间有限的滚珠螺母内轮廓测量。这套系统专为工业设计领域使用设计，可进行位移、 距离和厚度测量。测量系统输出模拟量或数字量，具有 usb 和 RS232/422 多种连接方式，通 过如图 2.7 所示配套软件进行控制、数据显示和保存，也可以输入代码通过串口通讯进行控

制。测量系统各项指标见表 2.1 所示。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

表 2.1 光谱共焦测量系统主要信息表

项目 性能指标 项目 性能指标

测量范围/mm 6.5 分辨率/μm ≤ 0.7

量程起点/mm(大约)