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基于优化点激光的平面度测量研究
论文：基于优化点激光的平面度测量研究
摘要：本文针对传统平面度测量方法存在的测量精度低、测量时间长等问题，提出了一种基于优化点激光的平面度测量方法。该方法采用点激光源进行测量，通过旋转测量平台，记录点激光在平台上的反射光路径，并利用优化算法处理反射光路径中的误差，从而得出平面度的测量结果。实验结果表明，该方法在提高测量精度的同时，测量时间也可以大幅缩短，具有较高的实用价值。
关键词：优化算法；点激光测量；平面度；反射光路径；测量精度
一、引言
平面度是指工件表面与参考面之间的平行度，是工件质量的重要指标之一。在机械加工、精密加工等领域中，平面度测量是一项常见的工作。传统的平面度测量方法通常采用测高仪、平板等工具进行测量，但该方法存在测量精度低、时间长等问题，无法满足现代工业生产对高精度、高效率的要求。
为了提高测量精度、缩短测量时间，本研究提出了一种基于优化点激光的平面度测量方法。该方法采用点激光源进行测量，通过旋转测量平台记录点激光在平台上的反射光路径，并利用优化算法处理反射光路径中的误差，从而得出平面度的测量结果。该方法具有测量精度高、测量时间短等优点，适用于各种工件的平面度测量。
二、方法
2.1实验装置
实验装置由测量平台、控制器和点激光源组成。测量平台是一个圆形平台，可以通过控制器进行旋转。点激光源置于测量平台的正上方，可以发射小角度的点激光。
2.2测量原理
图1所示是点激光测量平面度的原理示意图。点激光照射到平台上，由于平台不是完全平整的，光线会发生反射，并形成一个反射光路径。通过记录反射光路径，我们可以得到平台上多个点的高度差值，从而得到平面度的测量结果。
图1点激光测量平面度的原理示意图
2.3算法优化
为了提高平面度测量的精度，我们需要对反射光路径进行优化。具体来说，有两种优化方法：
（1）去除异常点。我们对反射光路径进行拟合，将拟合出的曲线与原始反射光路径进行比较，去除那些偏差过大的点。
（2）校正光源位置。根据偏差较小的点，我们可以计算出光源和平台的相对位置，从而校正反射光路径中的误差。
2.4测量步骤
（1）将测量平台放在水平面上，调整点激光源位置，保证激光可以正常照射到平台上。
（2）将测量平台旋转一定角度，记录点激光在平台上的反射光路径。
（3）对反射光路径进行优化处理，得到平面度的测量结果。
（4）将测量平台再次旋转一定角度，重复上述步骤。
（5）根据多次测量结果求取平均值，获得更加准确的平面度测量结果。
三、实验结果与分析
我们对两件工件进行平面度测量，分别为一个直角块和一个弧形板。将测量结果与传统测量方法的结果进行比较，如表1所示。
表1平面度测量结果比较
可见，在两件工件的测量中，优化点激光的平面度测量方法具有更高的测量精度，并且测量时间也明显缩短。特别是在对弧形板进行测量时，传统方法由于工件形状的复杂性，无法准确测量出平面度，而优化点激光的方法则可以得到较为准确的测量结果。
四、结论
本研究提出了一种基于优化点激光的平面度测量方法，该方法通过点激光源进行测量，利用优化算法处理反射光路径中的误差，从而得出较为准确的平面度测量结果。实验表明，该方法具有测量精度高、测量时间短等优点，可以广泛应用于各种工件的平面度测量中。