随着工业技术不断发展,工件精度要求也在不断提高。无论是依赖于手工研磨的传统加工技术,还是现代机器人研磨技术,在研磨工件之前,都需要充分获得被测面的整体和局部面形信息。传统平面度单点采样检测难以满足需求,伴随机器自动化水平的不断提高,自动测量工件表面面形信息并研磨已成为未来发展的方向,其主要思想为:通过快捷、可靠的检测方法获取被检测平面的三维信息,并对被检平面的平面度客观合理评估;在自动加工时其检测数据直接作为研磨的指导。本课题所选方案主要应用在机械零件高精度自动研磨在位检测领域。本课题针对450mm×450mm机械平面机器人自动研磨进行在位高精度检测,分辨力达到微米量级。通过掠入射线激光扫描、高精度气浮导轨位移、图像采集及处理实现整个面平面度高精度测量,从而指导机器人完成自动研磨。在未来,该技术结合拼接算法,可以实现大型机械面平面度检测,从而指导该类零件修研加工。本文主要包含以下关键技术:(1)掠入射放大技术;(2)结构光系统标定技术;(3)系统误差修正技术。在验证实验中,通过一字激光器-精密导轨位移实现对450mm×450mm的机械面的扫描,其效果等同于线阵结构光。数据处理过程基于小孔成像原理,以标定板投影条纹中心作为基准,对比被测区域条纹中心与基准中心的差异,通过标定后的放大倍率关系得到物空间相对高度值,依次映射得到三维信息,从而获取被测面坐标信息。在对检测面三维重建后,通过最小二乘拟合算法得到理想平面,并进一步得到被测面的面形信息,从而完成对被测面的平面度评估。作为对比实验,激光跟踪仪检测样品平面度0.177mm,本文方法结果为0.189mm,差值为0.012mm;通过数据插值,两种方法测量得到的高度点对点相减,均方根为0.014mm。从而验证了掠入射结构光检测方法的可行性。