随着工业智能化进程的发展，对零件的参数精度要求越来越高，同时机械加工的方式也趋向于自动化，传统的测量方法已不能够实现各方面的需求。例如数控车床对回转体工件的加工需要实时测量工件的直径，并根据测量值确定切削量以实现对于工件的精加工，因此接触式测量法无法在加工时对工件进行测量。此外被测物体虽然保持静止，但无法使用传统的接触式测量方法，例如一些高温物体，软的物体，具有放射性有毒物质或者核燃料棒等，这些物体都没办法进行接触式测量。因此出现了非接触式的测量方法，其中出现了以激光为测量媒介的激光式测径仪。这样既可以提高产品的生产效率，也可以实现传统测量方法无法达到的高精度和非接触式测量的目的，同时也可以高效地实现在线产品的自动检测，因此激光测径仪的研制是十分必要的。

国际上一些发达国家的激光测径技术起步早，发展快。自60年代就陆续出现一些光电技术检测的成果。在单向激光扫描方面，日本Kenyence公司生产的扫描式Ls-7000系列产品，其测量范围为0.3~30mm，测量精度为±3μm。取样速度为2400次/秒，当测量范围为0.04~6mm时，测量精度达±0.0005mm，重复性精度为±0.00006mm。美国BetaLaser Mike公司设计的型号510-195激光扫描测径仪，其测量范围为0.38~50mm，重复性精度0.0005mm。此外美国Beta LaserMike在双向激光扫描方面达到了目前的较高水平，当测量范围在0~25mm时，其测量精度为±1μm。美国TXI公司生产了名为holix的双直径激光扫描器，其采用全息激光扫描技术，测量速度达2833次/轴/秒，其可在单次测量时达到目前的最高测量精度，而其他产品需在多次测量后才能达到较高的测量精度。

我国从八十年代末、九十年代初开始着手研究激光测量技术，虽然起步较晚，但是发展迅速。目前部分科研院所及高校均研制出利用激光扫描法实现测径的测量仪器，例如郑州明锐电子科技有限公司研制的LDM系列激光测径仪。上海科旗自动化仪表有限公司研制的手持式激光测径仪。河北激光所研制的JCJ-1型激光测径仪，其测量范围为2~55mm，测量精度为±0.01mm。此外长春理工大学研制的JSY系列激光扫描测径仪。测量范围在0.01~236mm不等，分辨率为±0.01mm、±0.001mm和0.00001mm不等，测量精度已达±0.001mm。此外我国对一些关键技术以取得突破性进展，并研制出多种激光检测仪器和设备。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计的主要任务是设计对于线材加工过程中线材直径值的光电检测监测系统，要求设计数据采集传感器，处理电路，并运用单片机实现对产品直径的测量以及数值显示。

设计方案选择

目前比较常用的两种非接触测量方法，一种是基于CCD元件接收光信号的测量方法即CCD尺寸测量。CCD尺寸测量系统由CCD图像传感器、光学系统、微机数据采集和处理系统组成，如图1所示。

图1 线阵CCD平行光非接触测量法原理图

其测量的基本原理为：将线阵CCD置于平行光路，被测物放于CCD前方光路中，射向CCD的光被物体部分遮挡，因此CCD输出的信号出现低电平区域。区域的宽度与物体的尺寸有一一对应的关系，利用数字电路和计算机进行处理就很容易得到低电平区域对应的CCD像元数，从而计算出被测物体的尺寸。