【摘 要】本文主要介绍了平行度概念，以及平行度测量对于仪器制造的重要意义，并阐述了几种国内外常用的平行度测量方法，并进行了分析和比较。
【关键词】平行度 平面 直线
一、引言
随着生产与科技的发展，加工精度的不断提高和加工对象的不断变化，各种仪器的技术含量也越来越高，对测量精度的要求越来越高。无论是在国民工业还是军事工业中，一些设备上常安装有长圆轴工件，其中长管的平行度是作为判定该仪器性能很重要的一个性能指标，在构建仪器的过程中占着举足轻重的地位。长管平行度指各个管轴线与基准轴线的平行程度，该参数的大小将直接影响仪器工作时精度。长管平行度作为其综合评价参数之一，可为其仪器的设计、制造与仪器综合性能的分析与实验提供依据。
二、平行度的概念
平行度指两平面或者两直线平行的程度，指一平面（边）相对于另一平面（边）平行的误差最大允许值。平行度评价直线之间、平面之间或直线与平面之间的平行状态。
三、平行度的测量方法
目前国内外此类最常采用的平行度测量方法主要有投影靶法、百分表法、大口径平行光管法、小口径平行光管法、激光光轴仪法、五棱镜法和自准直法。
1. 投影靶板法
投影靶板法是利用一个放置在远处的靶板来接受从被测仪器出瞳射出的激光束，将各光轴投影到靶板上。各光轴的相互间便是靶板上各光轴投影的间隔，沿着光路的方向看，各光轴与靶板上的投影点之间是镜像关系，通过比较间隔的差异来反映平行于否。这种方法既可以在野外使用，也可以在室内使用该系统结构简单，由激光器、被测系统、靶板和相应的导轨、基座组成。
2. 百分表法
有些机械如汽车的底盘轴的主副滚筒轴线平行度的测量，在滚筒侧壁安置百分表，然后转动其一滚筒用百分表在滚筒轴向两端测定主、副滚筒内侧母线的之间的距离，分别测量两根轴的两端间距跳动，然后代入两轴轴线间距的函数关系即可求出平行度。
3. 大口径平行光管法
以望远镜为例，被光源照明的目标分划板处于平行光管物镜（由于口径较大，一般可用反射物镜）的焦面上，经由平行光管物镜出射的平行光线通过被测望远镜后，再经过会聚物镜成像于毛玻璃屏上，如果望远镜左右两系统光轴是平行的，则通过望远镜出射的两束平行光在屏上成的像重合在一起。如果望远镜左右两系统光轴不平行，则通过望远镜出射的两束平行光在屏上的像不重合，其分开的程度d即为测量值W（由于屏上的目标像是无限远物体的像，所以屏上A与B之间的距离代表了物方两支共轭光线间的角值）。如果在光路中进行技术处理，可使左右两出射光束所成目标像的颜色不同，还可以根据左右目标像的位置确定它们是会聚或发散。整个操作过程是将光路各部分放置好，打开电源照亮分划板，从毛玻璃上观察目标像，测出目标之间的距离，处理数据即可得到平行度。
4. 小口径平行光管法
工作原理就是在小口径平行光管的焦点处放置一点光源或者靶标，经小口径平行光管之后，变为平行光出射，由于口径小的缘故，平行光束一般很难浸没整个被测系统，因此需要借助于分光镜和反光镜、五棱镜、斜方棱镜等装置使平行光束分别进入各个子系统。测试时，用光源照明处于平行光管焦面上的靶标，或发射激光照射靶标产生光斑，再经由平行光管进入被测系统，最后在被测系统的视场中观察，如果落在各个子系统的中心，说明被测系统的各个光轴是平行的，如果没有落在各个子系统的中心，说明不平行，需要调校，并给出各光轴之间的偏差量。该系统一般由光源、星点孔或者靶标、小口径平行光管、五棱镜或斜方棱镜和相应的导轨和基座等构成。
5. 五棱镜法
检测过程是由激光器发出的激光光束，经斜方棱镜（可绕竖轴转动）依次进入望远镜的左右镜筒，从出瞳射出的出射光束通过可移动的五棱镜被折转90°进入位于焦平面上的二维位置检测器件（PSD），在PSD上的位置信息可以反映出两光轴的平行差。当PSD上光點偏移中心点时，说明光轴不平行，反之平行。改变望远镜目距可检测不同状态下的光轴平行性，直到调整至任何目距下光点与PSD中心均重合。
6. 自准直法
在很多测量平面平行度中常采用自准直的方法，来测量其两个平面的平行性误差。在待测的平面上联接有平面反射镜，由自准直仪发出准直光，经五角棱镜转向后，光束入射在相应的反射镜上并且反射回来，然后再经过五角棱镜入射回至自准值仪中，由探测器测量出不同平面反射镜反射回来光束的位置，与出射光束相比较，经相应的函数运算后可以求出不同平面的平行度情况。类似的原理可以测量某些管或轴类的轴向平行度。在管类或轴类零件上联接反射，与轴线方向平行，然后可以进行自准直测量。
四、几种方法的比较
以上几种方法，各有优缺点。其中投影靶法造价低廉，使用方便，可在外场使用，无主观误差，但只能在夜晚或阴天进行光轴调整，给调试人员带来困难；百分表法精度较高且使用方便，但因其自身仪器的局限性，适用范围较小；大口径平行光管法误差环节少，测量精度高，但是大口径平行光管不可能运到野外使用，而且大口径高精度光束平行性的检测比较困难；小口径平行光管法制作较容易且携带轻便，但是误差环节较多，精度不太高；五棱镜法装置结构简单，产生测量附加误差大；自准直法原理简单，对小口径、短身管长度的单工件有很好的精度，但对于口径较大，身管较长，多管排列方式的工件的测量有其局限性。
[1]韩超.细长圆管（棒）排列平行度图像测量技术研究[D].太原：中北大学，2008；
[2]王也.远程多管火箭炮平行性光电检测系统[J].长春理工大学学报，2003，26（3）；