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文献综述
一、选题的依据：
在半导体、光学、精微机械等工业日益进步的当今社会，不仅要求能有超高分辨率的表面轮廓测量仪器，以解决超精细表面的质量检测，激光轮廓仪的作用则显得尤为重要，大型工件尺寸的精密测量相对于中小尺寸零件和大长度尺寸零件的精密测量存在以下几个特点和难点：（1）被测物体的体积大、重量重、加工周期长、加工成本高、不能出废品，不仅要求测量的可靠性高，而且测量只能在加工现场进行，因而测量的条件差，温度无法控制（2）因工件被瞄准和测量点位于一大圆弧面上，测量臂很长，测量线不可能与被测线重合，阿贝误差大，难用常规的瞄准方法对其进行瞄准和定位。（3）因为大型工件体积大，形状复杂，从传热学的角度考虑，它属于非等温体，难用常用的温度修正方法对其温度引起的测量误差进行修正[1][2][3]。
随着技术的不断进步，仅能实现高速度高效率的轮廓检测已无法应对更多场合的复杂状况。特别是针对很多人流量大，货物进出频率高的工业、物流企业或管理部门，其生产管理要求更多地需要对体积等空间参数实现进一步的测定，通过对传统的激光二维轮廓仪进行一些改进，使其初步具备体积检测的功能[4][5][6][7]。
二、轮廓测量仪的概念：
作为一种轮廓仪不仅要求能够测量试件的表面粗糙度，而且还要求能够精确测量并显示被测轮廓的形状，否则它就仅仅是粗糙度检测仪。形状误差是轮廓测量精度的主要指标[8][9]。以常见的干涉式轮廓仪为例，图1(a)所示的轮廓，用双焦点装置测得的轮廓曲线图1(b)，显然已面目全非。可见参考光斑的大小直接影响到轮廓的形状误差。根据干涉图样光强变化的分析，形状误差：
Fs=LI(EI-FI)/EI
式中Fs是形状误差，EI是参考光斑在理想光滑表面的干涉图样光强度，LI是干涉图样在如图2所示特定轮廓表面上光强度的损失。Fs计算与轮廓不平度间距S有联系，当参考光斑直径D=0.1~1mm，轮廓不平度间距S约为D/20时，Fs=17%;当S=D/20，其
影响线性减少。可见同轴干涉式轮廓仪参考光斑的大小影响测量形状误差的大小[10][11]。
图1双焦点装置测试的结果 图2参考光斑的干涉图样
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