激光在线校准技术因其具有非接触、实时性和测量精度高等优点而具有广阔的工业应用前景。现代加工中心和高精度数控机床刀具在更换或定期检查时,需要对选取的刀具进行校准测量,以保证加工的准确性。本课题结合机床刀具的非接触测量技术,从分析激光在线校准信号的特征与甄别方法入手,提出一种新的校准系统设计方案,并实现激光刀具在线校准系统的设计,搭建应用实验平台并分析改进该系统。论文主要内容如下:(1)分析激光在线刀具校准原理。通过建立物理模型描述圆柱体刀具的二维运动切割激光光束的过程,总结出数学表达式用于计算刀具的参数,并用MATLAB数学工具仿真该物理模型,利用仿真结果得到测量刀具参数量的一般方法。(2)提出一种激光刀具校准系统设计方案,并完成激光刀具校准系统实现。首先是进行激光校刀传感器电路设计,该部分将带有刀具参数信息的光信号转换成电压信号,然后利用基于FPGA的USB2.0的数据采集板,高速的传输到上位计算机系统中,最后经过在线校准软件计算获得所测旋转刀具的几何量。(3)对上位机软件核心算法进行分析,设计了激光在线校准软件。校准软件主要用于控制移动平台的运转,与数据采集板之间的通信以及实现刀具参数的计算。算法是校准程序的核心,本文提出了有效的算法来提取光电信号数据的特征点,并根据特征点和物理建模公式来计算最终的参数值。(4)在实现激光刀具校准系统的基础上,搭建相应的刀具校准应用平台。通过对标准直径刀具的参数测量实验,验证系统测量直径和偏心量的有效性,此外,对系统的误差进行了分析,还对本系统的进一步改善提出了展望。