综上所述，随着检测技术的进步，众多精密检测仪器的出现，一些学者针对滚珠螺母螺 纹检测问题提出新的解决方案。虽然这些方案采用非接触式测量，克服了接触式测量方式人 为因素的影响，适用场合广，但还是存在测量仪器体积过大、测量方式复杂、部分数据点缺 失等问题。一种满足高效、快捷检测要求的测量设备尚未出现，需要通过进一步的研究来解 决所存在的问题。

1.3 论文主要研究内容

本论文主要对滚珠螺母内螺旋滚道廓形非接触式自动测量技术进行研究。由于原有实验 台已经拆除，部分零件已经遗失或损坏，需要收集整理资料，重新加工夹具，采购实验设备， 完成相关实验台的恢复和改进。原有测量方案没有测量软件，需要手动测量记录，不仅工作 量大，效率低，而且所用数显尺精度低，影响实验结果精度。此次采用光栅尺采集数据，大 大提高实验结果精度，编写了配套自动测量软件，实验效率得到明显提升。原有实验结果采

用三次样条曲线进行拟合，本次实验完成后使用最小二乘法对实验数据进行拟合分析。基于 以上思路，本论文主要包括以下几个方面：

（1）绪论部分介绍了实验背景和接触式内滚道检测技术并在此基础上重点分析了非接触 式测量方法。

（2）第二章主要对实验台进行介绍，首先介绍了实验台的硬件组成、相互位置关系，然 后搭建实验台硬件，提出接线方案。

（3）第三章介绍了实验台的配套自动测量软件，软件由步进电机控制模块，米铱传感器 和光栅尺控制模块和数据图像化显示及保存模块组成。

(3) 第四章主要对测量过程进行介绍，制定了相对安全合理的检测方案，以光谱共焦位 移传感器获得径向数据，光栅尺获得轴向数据，对待测螺母多次实验，获得实验数据。将其 导入 Matlab 用最小二乘法进行拟合，得到内螺纹半径值。论文网

（4）第五章基于实验所遇到的问题，提出转动米铱传感器的改进方案，在检测过程中通 过检测光照强度值控制米铱传感器转动一定角度继续测量，考虑通过在原有实验台基础上增 加电动旋转台，重新设计夹具实现，并介绍了基于改进方案的坐标点的计算方式。

2 测量原理研究

2.1 研究基本要求

图 2.1 为滚珠螺母内螺旋滚道廓形截面图，廓形检测需要对滚珠螺母内螺旋滚道与过滚 珠螺母轴线的平面相交的螺纹轮廓进行检测，通过光栅尺检测轴向位移数据，光谱共焦位移 传感器采集径向位移数据。然后整合所采集的数据，用最小二乘法进行拟合，得到螺纹轮廓 图，最后在螺纹轮廓图的基础上对圆弧部分进行分析计算，判断滚珠螺母内螺旋滚道廓形是 否符合要求。

2.2 廓形检测原理

图 2.1 滚珠螺母内螺旋滚道图

依据廓形检测的基本要求，在检测过程中，螺母保持固定，光谱共焦位移传感器沿螺母 轴线方向运动，采集整个轮廓数据。首先将米铱传感器移动到如图 2.2 所示位置，黑色方块 代表米铱传感器，此时整个螺纹轮廓都在米铱传感器的测量范围内。米铱传感器随轴向（X 方向）平移机构匀速运动，米铱传感器获得螺母内轮廓径向（Y 方向）位移值，光栅尺获得 螺母内轮廓轴向（X 方向）位移值，将测量所得数据导入 matlab 拟合，绘制出螺纹轮廓。

图 2.2 廓形检测示意图

2.3     检测系统设计和测量元件介绍