1 测量原理
　 在进行3维测量时，激光测头的激光器投射在被测物体表面上的光斑，通过透镜在PSD上成像，在PSD上成像的光敏元输出电脉冲信号到驱动器中，再经接口电路传给计算机。计算机中的CNC系统，通过示教测量软件模块叠加计算获得待测工件上示教点的3维坐标数据，计算机并按一定规则记录存储，从而完成示教点的测量。
　 为尽量减少光散射或其它原因造成测量数据中的坏点，从而使该点偏离原曲面，形成测量误差，系统采用多次测量并通过数据预处理的方法，去掉坏点，避免一次测量带来误差大的隐患，这对激光测头是很容易实现的。

　 2 系统的组成
　 系统由切割机床、数控系统、激光数字化测头、PC机、串行通讯接口和相应的控制软件组成。
　 它由以下几个部分组成：
　（1）激光测头。系统采用了激光点光源非接触式测头，安装于激光切割机A轴切割头的位置，它完成测量信号的提取。测头输出信号中包括一个测量距离的模拟电压量和3个反应测头状态的开关量，其中模拟电压量输出与距离关系成正比；3个开关量分别是近报警信号、远报警信号与有效测量信号，在系统中通过充分利用这3个信号，实现测量的自动控制。
　（2）PSD驱动及采样信号处理电路主要由两部分组成：光电位敏元件PSD驱动电路与PSD连接在一起，共同安装在激光测头及其控制盒内；PSD的A/D转换电路和数据传输电路插在PC机的扩展槽内。它们分别完成光信号向电信号的转换、模拟信号向数字信号的转换以及相应控制信号的传输。
　（3）数控5轴联动激光切割机的驱动系统和相应的执行机构，由它们来完成示教录返编程测量过程中计算机发出的运动指令。
　（4）数控系统中的示教测量软件模块。借机测量系统的功能实现，很大程度上取决于系统的软件，它主要完成测头运动控制，如测头运动速度和空间位置的控制；采样数据处理，获取机床当前3轴坐标的空间位置；测量数据的处理与存储；数控加工程序的生成等。

　 3 维曲面激光切割加工中法矢获取算法在3维曲面的激光切割加工中，获取被加工曲面的法矢是其关键技术之一。采用激光测头与加工机床机床加工采用蓄能器的研究形成借机测量系统这一新的示教方案，其目的就是将难直接测量的曲面法矢转化为容易测量的空间点，再利用微分几何的方法，通过处理得到较为精确的法矢值。采用这样的方案避免了过多受到示教者主观因素、被测工件复杂程度和机床结构形式的影响。提出了一种新的法矢二次测量方法，主要是通过算法来提高测得法矢的精度，但它仍是利用原有的激光喷嘴作测头，由于本身结构的限制，无法获取高的测量精度，所以本文提出改为采用测量精度较高的激光测头。同时采用半自动测量方式，它是在操作者一定程度的干预下，系统自动完成对示教点的法矢测量工作。这不仅能提高工作效率，而且可保证测量结果的连续性和一致性，并使测量精度在一定范围内得到了有效保证。规划被加工型值点邻近的均匀3点，通过测量这3点的精确坐标来重新确定被加工曲面的法矢。
　利用激光加工机所具有的型值点的位置坐标测量精度高于激光头的姿态测量精度的特点，通过将激光头的姿态测量转为被加工曲面上点的坐标的测量，从而提高了激光头的姿态测量精度。同时可利用此方法进行迭代测量，直至达到所要求的精度。
　 4 结论
　本文介绍的法矢测量系统充分发挥了激光测头的测量精度和5轴联动激光切割机CNC系统的功能，对解决激光加工中曲面法矢获取难这一工程实际问题起到了有效的作用，具体如下：（1）由于系统采用激光非接触式测量，既解决了接触压力引起的测量误差问题，也不存在测头半径3维补偿的难题，特别适合于对3维大型覆盖件等薄壁、易变形工件的示教；（2）只要光可以到达的区域，便可以进行测量；同时测量精度不再取决于示教者所确定的测量间距精度和示教者的经验；（3）本文所提出的3维激光切割加工中曲面法矢的获取算法以及示教点选取策略皆是基于一定的数学基础，并具有简便易行的显著特点；（4）激光数字化采集的精度可达4m，采集频率为10Hz，测得法矢误差可控制在2°以内。