摘 要：介绍了激光平面度仪的工作原理及设计中注意问题。该设计思路新颖，测量精确度高，速度快，测量结果直观。由传统的直线法测量大平面改为点接触式测量，是大平面平面度等参数测量的换代产品。
关键词：激光平面；二象限光电池传感器；随动系统；温度漂移
design principle of jpj-ⅱ type laser measure instrument of
plane horizontal degree along with motion system
liu wenhan1，chen qingming1，liu lu2
（1．xi′an institute of industry，xi′an，710032，china；
2．rising gruop，xi′an jiaotong university，xi′an，710049，china）
abstract：in this article，the working principle and the attended problemsin the design oflaserplane degree measure instrumentare introduced．this kind ofdesign has the advantages ofnovelmethod，high precision and velocity ofmeasurement，atthe sametime，the results of measurement are clear and definite．this measure method changes the conventionalbeeline measure big areasinto the dot-contacted measurement．itis a substitute for the measurementparameters of bigplane degree measure instrument．
keywords：laser plane；two-quadrant photronic sensor；along with motion system；temperature drift
1 概 述
“jpj-ⅱ”型激光平面度仪是光机电相结合的用于测量大平面平面度的新型测量仪器。传统测量大平面采用标准直线法，即选取平面上的一点作为测量的起始点，以过该点的水平线（或光线）作为基准，测量其他点相对水平线（或光线）的空间位置，经过积累和换算获得被测平面平面度误差原始数据。由于每次测量基 准点均要变换和累计、误差大且很繁琐。“jpj-ⅱ”激光平面度仪是以一个在空间自动安平的激光面作为测量点的统一基准，即用于实际测量的一个“过度基准平面”，通过在被测平面上运行的以二象限光电池为传感器的随动系统自动跟踪激光过渡基准平面的过程，测得被测平面上各点平面度误差的原始数据，然后输入计算机通过程序求得被测平面的平面度误差。
此种测量方法与传统的测量平面度方法相比，由过去的线接触式测量转换为点接触式测量，测量精度较高，测量速度快，测量结果通过计算机直接打印，比较直观。
该仪器主要由4部分组成：
第1部分由在空间自动安平的激光发生器等组成，如图1所示。其主要由自动安平系统、激光发生器、激光扩束及稳压稳流稳束系统组成。为了保证测量精确度，要求形成激光平面稳定性较高，激光管产生的激光束在空间的漂移小，激光发散角应在要求范围内，功率参数漂移小。对激光管供电电路需要稳压稳流以保证激光束稳定，激光平面形成采取扩束法，因无转动部件，激光平面在空间的稳定度较高。
第2部分是置于被测平面上的光电随动系统运动架等部分组成。作为传感器的二象限光电池参数要求严格对称，两部分性能参数一致。机械传动系统要求精密间隙小。电感测微仪探头要求上下运动灵活，支架要求稳定，运动方便。
第3部分由随动系统信号处理自动跟踪控制电路组成，主要包括：传感器信号处理电路，v～f转换电路，步进电机驱动电路等构成的闭环电路。电路原理框图如图2所示。
第4部分由电感测微仪电路、微机以及打印机等组成，主要完成把测量信号输入计算机以及由计算机完成全部测量数据的计算，根据要求打印出各参数和曲线，并同步显示被测量点的相对高度。
2 随动系统自动跟踪控制电路设计中的几个问题
2．1 由于二象限光电池传感器和激光平面发射方向成不同角度时所引起的测量误差及处理方法
激光器产生的激光束经光洁的圆柱体扩束后在空间形成一个与水平面平行的高稳定的激光平面。在被测平面上放置的随动系统运动部分，其顶端上安装了与水平面垂直的二象限光电池传感器，其中缝严格调整到与水平面平行位置，激光平面垂直照射到二象限光电池平面上。当激光平面对称地照射到二象限光电池平面中缝时（考虑激光平面有一定发散），光电池上下两部分输出电压差为0，随动系统停止上下运动，系统达到平衡状态，这时通过电感测微仪得到平面此点相对某一参考点的相对高度。当被测某点与参考点高度不同时，激光平面会照射到二象限光电池相对中缝位置偏上或偏下部分，而造成光电池上下两部分输出电压不相等，随动系统控制部分根据光电池输出
