傳統(tǒng)的直線度誤差測量方法多以接觸方式為主，且都是針對小尺寸不銹鋼管的檢測，常見的國內(nèi)外不銹鋼管直線度的測量方法有如下幾種:杠桿法、指示器法、無衍射光莫爾條紋檢測法、綜合量規(guī)檢測法、光軸法、跨步儀法、干涉法、角差法等，對以上幾種小鋼管直線度測量方法分析可得，它們都是通過測量記錄數(shù)據(jù)，由處理數(shù)據(jù)結(jié)果得出直線度誤差值，且都是針對在給定平面內(nèi)直線度誤差的測量，其測量過程比較繁瑣且不適用于對大口徑不銹鋼管的直線度測量。國內(nèi)外針對大口徑不銹鋼管和其它大工件直線度測量研究現(xiàn)狀如下:

    天津大學(xué)精密測試技術(shù)及儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在2001年采用半導(dǎo)體激光器LD和多個傳感器測量大口徑不銹鋼管截面信息進(jìn)行鋼管直線度測量。其原理是通過圖像傳感器采集得到多個截面尺寸和截面圓心的三維空間坐標(biāo)，然后綜合獲得曲率中心坐標(biāo)和中心軸心線，最后進(jìn)行誤差評定獲得直線度誤差。這種測量方法突出的優(yōu)點(diǎn)是大量程、非接觸、測量速度快、系統(tǒng)柔性好等，但由于傳感器數(shù)量有限只有三到五個，采樣點(diǎn)也有限，所以不能反映大口徑不銹鋼管管身整體情況，測量準(zhǔn)確度有限。測量數(shù)據(jù)采用計算機(jī)處理，且一臺圖像傳感器相配套一臺激光器，其成本較高。

    吉林北方捷凱傳動軸有限公司2006年進(jìn)行了微型轎車傳動軸中焊接用的無縫鋼管的直線度測量。其采用的方法是:根據(jù)鋼管直徑及允許的最大直線度誤差值，確定兩平行平面的相對位置，使兩平行平面間的距離等于鋼管直徑與允許的最大直線度誤差值之和。平行下面與水平面成一定的傾斜角，在自鎖范圍內(nèi)，避免打滑，讓大口徑不銹鋼管在兩平面內(nèi)滾動，若回轉(zhuǎn)直徑小于兩平行平面距離則認(rèn)為直線度合格，可順利通過兩平行平面，進(jìn)入盛料區(qū)，反則不合格，其原理圖如圖1.3所示。這種方法突出的優(yōu)點(diǎn)是測量原理簡單、使用方便，但不足之處是測量精度低，接觸性測量，也無法實(shí)現(xiàn)大口徑不銹鋼管軸線直線度的測量，不能對鋼管直線度進(jìn)行量化測量，且也不利于鋼管的批量檢測。

    2008年，蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王宏等人進(jìn)行了“基于虛擬儀器的大直徑焊管的形位誤差檢測系統(tǒng)”的研究，其測量原理圖如圖1.4所示。其原理如下:克服電機(jī)1通過相應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)帶動被測大口徑不銹鋼管旋轉(zhuǎn)，傳感器組4安裝在固定板5上，固定板5固定在可沿大口徑不銹鋼管軸向運(yùn)動的導(dǎo)軌滑塊上，使得大口徑不銹鋼管在旋轉(zhuǎn)的同時，傳感器測量組沿鋼管軸向運(yùn)動，以螺旋線方式采集鋼管表面的形位參數(shù)。在鋼管軸向方向放置3臺位移傳感器采集大口徑不銹鋼管母線數(shù)據(jù)，測量母線直線度，用另外3臺傳感器測量鋼管圓度，通過位移傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)進(jìn)傳行處理，得出直線度、圓度誤差。這種測量方法具有成本低、數(shù)據(jù)通信方便等優(yōu)點(diǎn)，但是接觸式測量，測量過程比較繁瑣，只能針對大口徑不銹鋼管表面母線直線度進(jìn)行測量，也不能實(shí)現(xiàn)對大口徑不銹鋼管軸線方向直線度的測量，并且由于工廠壞境惡劣，所以其抗干擾能力較差。

    國際上針對直線度測量的研究，以0.5um/m為界限區(qū)分高精度和普通精度，高于0.1um/m則被認(rèn)為是世界領(lǐng)先，國際上美國勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室、NBS、日本大學(xué)等實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的研究水平超過0.1um/m。當(dāng)然大口徑不銹鋼管直線度誤差要求無須達(dá)到上述高精度水平，一般大口徑不銹鋼管直線度誤差精度要求在1-2m/m范圍內(nèi)。國外針對高精度的導(dǎo)軌等大工件的直線度測量開展了很多研究，其采用的方法在精度上得到了很大的提高，但是這些方法大多適用于工件平面方向直線度測量，都不適合于大口徑不銹鋼管軸線方向直線度的測量。

    日本東北大學(xué)和韓國科學(xué)技術(shù)院在2006年合作研究了“超高精度的雙導(dǎo)軌平行度和直線度的測量”其采用三個高精度的位移探測器ADE 3401，將其放置在可以滑動的平臺上，探測器Pl和PZ用來測量平行度，探測器P3用來測量導(dǎo)軌的直線度，用一臺激光干涉儀(Agilent 5529A)測量滑動平臺的偏角，通過算法有效的消除了測量平臺傾斜所帶來的測量誤差，通過實(shí)驗(yàn)得到其直線度精度達(dá)到0.05um。測量原理圖如圖l.5(a)圖所示，測量裝置圖如圖1.5(b)圖所示。這種測量方法突出的優(yōu)點(diǎn)是測量精度高，在直線度的測量領(lǐng)域己經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，但是其不足之處是測量過程比較繁瑣，其應(yīng)用范圍主要是針對高精度導(dǎo)軌的測量，對本課題中批量大口徑不銹鋼管直線度的測量不適用，用此方法也很難實(shí)現(xiàn)對鋼管空間軸線直線度的測量。

    日本秋田大學(xué)在2009年針對大工件在給定平面內(nèi)直線度測量算法進(jìn)行了研究，采用多個位移探測器測量，由于在低頻區(qū)域，探測器偏向運(yùn)動誤差信號和被測表面信號是無法區(qū)分的，在高頻區(qū)域兩信號是可以區(qū)分的，所以在算法上采用加權(quán)和逆向?yàn)V波器的方法，有效的消除了探測器偏向運(yùn)動帶來的誤差，并且沒有放大探測器的隨機(jī)誤差，使得隨機(jī)誤差達(dá)到最小，從而使大口徑不銹鋼管表面直線度的測量精度有了大大的提高。算法處理框圖如圖1.6所示。這種測量方法突出的優(yōu)點(diǎn)是在算法上得到了改進(jìn)，測量精度得到了提高，但是它只適合于測量大口徑不銹鋼管表面直線度，也很難適用于鋼管的軸線直線度的測量。

    基于上述對大口徑不銹鋼管直線度測量的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析、總結(jié)如下:國內(nèi)外針對軸類零件、導(dǎo)軌等工件的直線度研究較多，但是針對大口徑不銹鋼管直線度測量研究較少，所采用的方法很難實(shí)現(xiàn)鋼管軸線直線度的測量，采用位移傳感器等方法測量鋼管直線度，只能對鋼管進(jìn)行抽樣檢測，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時非接觸檢測。機(jī)器視覺技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非接觸實(shí)時測量，在鋼管直線度測量中也得到了應(yīng)用，其在測量方法上已取得很大突破，但是在機(jī)器視覺的前端系統(tǒng)設(shè)計，包括照明系統(tǒng)、光學(xué)成像系統(tǒng)，以及邊緣檢測算法等有待深入研究，而這些都是實(shí)現(xiàn)直線度測量和提高其測量精度的必要條件。