随着科学技术和现代制造业的发展，工件的制造精度越来越高，因此对设备的精度和功能的要求也越来越高，而且新型专用的测量设备的需求也日益增多。传统的测量机，大都基于一种几何坐标系，如笛卡儿坐标系、柱坐标系等。这些测量机，机械结构比较直观，控制算法简单，测量精度高，系统的误差模型经多年的研究已完善。但在有些特殊场合，这些测量机不能适应。而非正交坐标测量系统由于其所具有高的灵活性已经成为坐标测量机的发展趋势。笔者经大量的调查研究，方案比较，参数的计算与优化，计算机仿真；并充分考虑精度、效率、可靠性、操作性、空间的兼容性等，在基于直角坐标系与原柱坐标系的固定桥式、关节测量机等多种方案的基础上，为在有限的空间实现半球自动非接触测量，将机器人机构与激光非接触测量传感器技术相结合，研制了一种新型的机器人测控系统。该系统在球壳类工件的几何尺寸和表面缺陷的测量中具有高速、高精度的特点。 2 系统的工作原理 本系统由机械执行机构、CCD摄像头和激光位移传感器及光珊等测量系统、控制系统3部分组成。机械执行机构是非接触测量系统的主体部分。由图1可见，机械结构主要由基座、机械手、高精度回转台、两维调平工作台等部分组成。激光位移传感器安装在机械手的末端，CCD摄像头安装在激光位移传感器的下方。在测量中具有3个自由度的机械手作为测量主体。 基座的中央安装了一个高精度的回转主轴，在回转主轴的上端，安装一个两维调平工作台，使被测件的回转轴与回转台的回转轴重合。测量时，将工件放在测量平台上，回转台转动1周，测量系统测量出半球中心的位置，位置误差被显示在面板上。在计算机提示操作下，将半球与回转轴调同心。然后，机器手移动到第一个测量位置，工作台旋转，激光传感器进行测量。随后机器手移动到下一个测量位置，重复上述过程。当整个球面扫描完成后，就可以获得球体的表面特征。该测量系统不仅可以测量半球壳，还可以测量它们的各种组合型体，以及其它回转类工件。