CN110640546B - 用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法 - Google Patents

用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法。以克服前述现有技术存在的成本过高或成本低但是精度低的问题。本发明所采用的设备是轴线搜索工作台、旁置式测量机和激光测距仪；轴线搜索工作台设置于被测齿轮所在回转工作台的中间位置；激光测距仪设置于旁置式测量机的Y轴滑架上，旁置式测量机具有三个互相垂直的坐标轴；所述测量方法首先通过轴线搜索工作台和激光测距仪进行被测齿轮回转轴线的搜索，使被测齿轮的回转轴线具现化为精密芯棒的轴线；然后测量计算精密芯棒的轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值，该坐标值即为被测齿轮的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值。

Description

用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法
技术领域
本发明涉及大型齿轮的测量技术领域，具体涉及一种用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法。
背景技术
大型齿轮是大型装备的关键零部件，广泛应用于发电、建材、船舶、矿山机械等重要领域。由于大型齿轮特征参数、尺寸和重量的增加，对其进行精密测量比常规齿轮困难得多。
大型齿轮在机测量目前常用的方法有加工机床集成式测量系统、上置式测量和旁置式测量。加工机床集成式测量系统将测量系统和机床数控系统集成为一体，测量信息处理后能反馈至机床，及时修正加工参数，是加工过程中质量监控的重要辅助手段。但是该测量方式不能反映机床系统误差的影响，测量精度严重依赖机床的原始精度，如想提高测量精度，还需采用有效手段进行机床系统误差的修正。此外，该测量方式的测量结果也不能作为质量报告的依据；上置式测量装置体积小、成本低、实用性强，理论上对被测量齿轮直径尺寸没有上限要求，特别适合大型齿轮在机测量。但这种仪器一般以齿面或齿顶定位，测量基准与齿轮的设计、制造基准不一致，定位精度严重依赖于齿轮的制造精度，测量精度很难提高；旁置式测量机通常具有三个相互正交的直线轴，测量时将其放置在齿轮旁边，相对于待测大型齿轮来说，其可以做得比较小巧，但是也正因为旁置测量机与被测齿轮所在的回转工作台相互分离，当旁置测量机完成姿态调整，其Z轴与被测齿轮的回转轴线平行之后，被测齿轮的回转轴线在齿轮测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值测定问题，就成为了提高测量坐标系建立精度并实现高精度测量的关键技术之一。
目前解决该问题的方法之一是利用多个均匀分布轮齿的齿面实测数据来拟合被测齿轮回转轴线在齿轮测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值，但该方法依赖于齿轮的制造精度和拟合算法的精度，目前精度尚不理想。另外一种方法是基于激光跟踪仪的坐标系建立技术，使用该方法时，获得理想精度的必要条件是仅使用激光跟踪仪的测距功能而不使用其测角功能，但这种情况下需同时使用四台以上数量的激光跟踪仪，成本很高；如果只使用单台激光跟踪仪时，将受制于激光跟踪仪的测角精度低于测距精度的固有特性，很难获得理想的精度。
发明内容
本发明要提供一种用于大型齿轮在机旁置测量时被测齿轮回转轴线的测定方法，以克服前述现有技术存在的成本过高或成本低但是精度低的问题。
为了达到本发明的目的，本发明提供的技术方案是：一种用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法，其特征在于：
所采用的设备是轴线搜索工作台、旁置式测量机和激光测距仪；所述搜索工作台从下至上由下层角位轴、上层角位轴、下层直线轴、上层直线轴、旋转轴、精密芯棒、二维PSD和靶球构成，所述轴线搜索工作台设置于被测齿轮所在回转工作台的中间位置；所述激光测距仪设置于旁置式测量机的Y轴滑架上，其激光束与测量机X轴校准为平行，激光测距仪的测距原点在测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值标定已知为(xL0，yL0)；所述旁置式测量机具有三个互相垂直的坐标轴，且其Z轴与被测齿轮的回转轴线调整平行；
所述测定方法是：首先通过轴线搜索工作台和激光测距仪进行被测齿轮回转轴线的搜索，使被测齿轮的回转轴线具现化为精密芯棒的轴线；然后测量计算精密芯棒的轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值，该坐标值即为被测齿轮的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值。
用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法，依次包括以下步骤：
第一步：首先将搜索工作台的下层直线轴和上层直线轴均移动到行程中间位置后，然后通过安装支架将搜索工作台置于被测齿轮所在回转工作台的中间位置，目测调整使搜索工作台的局部坐标系O’X’Y’Z’的X’轴、Y’轴、Z’轴分别与测量机坐标系OXYZ的X轴、Y轴、Z轴平行，并使旋转轴处于零位且二维PSD的光敏面面向激光测距仪的激光束；
第二步：移动下层直线轴到其一端极限位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”，记录此时二维PSD的Y”向的位置数据y”1，然后移动下层直线轴到其另一端极限位置，记录此时二维PSD的Y”向的位置数据y”2，调整上层角位轴，使此时二维PSD的Y”向的位置数据变化为(y”1+y”2)/2；调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”，记录此时二维PSD的X”向的位置数据x”1，移动下层直线轴回到第二步初始的极限位置，记录此时二维PSD的X”向的位置数据x”2，旋转调整被测齿轮，使此时二维PSD的X”向的位置数据变化为(x”1+x”2)/2，此时X’∥X；
第三步：移动上层直线轴到其一端极限位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”，记录此时二维PSD的Y”向的位置数据y”3，然后移动上层直线轴到其另一端极限位置，记录此时二维PSD的Y”向的位置数据y”4，调整下层角位轴，使此时二维PSD的Y”向的位置数据变化为(y”3+y”4)/2，此时Y’∥Y，Z’∥Z，至此即完成了精密芯棒的轴线与被测齿轮的回转轴线的平行性调整；
第四步：移动上层直线轴到其中间位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y1；接下来使被测齿轮顺时针旋转180°并使搜索工作台的旋转轴逆时针旋转180°，通过调整测量机Y轴，再次使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”并采集测量机Y轴位置数据y2；此时即可计算出精密芯棒的轴线在Y’向与被测齿轮的回转轴线的偏差值为|y1-y2|/2，然后通过移动上层直线轴，使精密芯棒的轴线向被测齿轮的回转轴线移动|y1-y2|/2，即可消除精密芯棒的轴线与被测齿轮的回转轴线在Y’向的偏差；
第五步：使被测齿轮顺时针旋转90°并使搜索工作台的旋转轴逆时针旋转90°，移动上层直线轴到其一端极限位置，调整测量机Y轴位置，使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”，记录此时二维PSD的X”向的位置数据x”3，然后移动上层直线轴到其另一端极限位置，记录此时二维PSD的X”向的位置数据x”4，旋转调整被测齿轮，使此时二维PSD的X”向的位置数据变化为(x”3+x”4)/2，此时X’∥Y；
第六步：移动下层直线轴到其中间位置，调整测量机Y轴位置，使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y3；接下来使被测齿轮顺时针旋转180°并使搜索工作台的旋转轴逆时针旋转180°，通过调整测量机Y轴，再次使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”并采集测量机Y轴位置数据y4；此时即可计算出精密芯棒的轴线在X’向与被测齿轮的回转轴线的偏差值为|y3-y4|/2，然后通过移动下层直线轴，使精密芯棒的轴线向被测齿轮的回转轴线移动|y3-y4|/2，即可消除精密芯棒的轴线与被测齿轮的回转轴线在X’向的偏差；至此，被测齿轮的回转轴线的搜索过程完成，精密芯棒的轴线已与被测齿轮的回转轴线重合，即被测齿轮的回转轴线具现化为精密芯棒的轴线；
第七步：调整测量机Y轴位置，使激光测距仪的激光束光斑位于二维PSD的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y5，则被测齿轮的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的Y向坐标值为(y5+yL0)；
第八步：调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪的激光束照射于靶球(激光测距仪合作目标)进行测距，可得靶球球心到激光测距仪测距原点的距离值为D，因靶球208球心位于精密芯棒的轴线上，所以精密芯棒的轴线到激光测距仪测距原点的距离值也为D，则被测齿轮的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的X向坐标值为(D+xL0)。
与现有技术相比，本发明的优点是：
①相对于利用多个均匀分布轮齿的齿面实测数据拟合被测齿轮回转轴线在测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值的方法，本技术不依赖齿轮的制造精度和拟合算法的精度，其测定精度主要由二维PSD和测量机光栅的精度以及激光测距仪的测距精度决定，计算量小且测定精度高。
②相对于基于单台激光跟踪仪的被测齿轮回转轴线的测定技术，因避免了的测角与测距相结合的空间坐标测定方式，因而提高了被测齿轮回转轴线的测定精度。
③相对于仅利用激光跟踪仪测距功能的基于四台以上数量的激光跟踪仪实现被测齿轮回转轴线测定的方案，本技术极大地降低了实施成本。本发明可以实现低成本下的高精度测量，这是目前现有技术均不可能做到的。
附图说明
图1是进行被测齿轮回转轴线测定时各主要组件和设备的布设位置示意图；
图2是轴线搜索工作台的结构示意图；
附图标记如下：
101-轴线搜索工作台，102-被测齿轮，103-激光测距仪，201-下层角位轴，202-上层角位轴，203-下层直线轴，204-上层直线轴，205-旋转轴，206-精密芯棒，207-二维PSD，208-靶球(激光测距仪合作目标)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细地说明。
本发明所提供的一种用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法，所应用的设备是公知的轴线搜索工作台101、旁置式测量机和激光测距仪103。
参见图1，激光测距仪103安装于旁置式测量机的Y轴滑架上，可由测量机带动作X、Y、Z三个方向的平移；激光测距仪103的激光束与测量机X轴已事先校准为平行，激光测距仪103的测距原点在测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值已事先经过标定，其标定值为(xL0，yL0)。
参见图1、图2，可以通过安装支架将轴线搜索工作台101置于被测齿轮102所在回转工作台的中间位置，这里不要求严格居中，只要使轴线搜索工作台101的精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线的偏差不超过轴线搜索工作台101的上下层直线轴行程的1/2即可。
参见图2，轴线搜索工作台101从下至上由下层角位轴201、上层角位轴202、下层直线轴203、上层直线轴204、旋转轴205、精密芯棒206、二维PSD207，以及靶球(激光测距仪合作目标)208构成，下层直线轴203运动方向、上层直线轴204运动方向以及旋转轴205的回转轴线三者之间互相正交，精密芯棒206的轴线与旋转轴205的回转轴线重合，旋转轴205带有零位；轴线搜索工作台101的局部直角坐标系为O’X’Y’Z’，X’轴与下层直线轴203运动方向平行，Y’轴与上层直线轴204运动方向平行，Z’轴与精密芯棒206的轴线重合；下层角位轴201可使轴线搜索工作台101位于其之上的部分绕X’轴旋转，上层角位轴202可使轴线搜索工作台101位于其之上的部分绕Y’轴旋转，从而实现Z’轴指向(精密芯棒206的轴线指向)的调整。
所述下层角位轴201和上层角位轴202的调整范围可以相同，均可以是±15°，下层直线轴203和上层直线轴204的行程可以相同，均可以是50mm。所述二维PSD 207安装于精密芯棒206上；二维PSD 207的局部二维直角坐标系为O”X”Y”，坐标原点O”与二维PSD 207光敏面的中心重合，X”轴和Y”轴分别与二维PSD 207光敏面的两个维度的中线重合；当旋转轴205处于零位时，X”轴和Y”轴分别与Y’轴和Z’轴平行；精密芯棒206的轴线在二维PSD 207光敏面上的投影与Y”轴重合。
所述靶球208是激光测距仪103的合作目标，起到将激光测距仪103发出的测距激光束反射回激光测距仪103的作用；靶球208安装于精密芯棒206上，且靶球208的球心位于精密芯棒206的轴线上。
基于上述设备，本发明提供的用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法，包括以下八个步骤：
第一步：首先将搜索工作台101的下层直线轴203和上层直线轴204均移动到行程中间位置后，然后通过安装支架将搜索工作台101置于被测齿轮102所在回转工作台的中间位置(不要求严格居中，搜索工作台101的精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线的偏差不超过搜索工作台101的上下层直线轴行程的1/2即可)，目测调整使搜索台101的局部坐标系O’X’Y’Z’的X’轴、Y’轴、Z’轴分别与测量机坐标系OXYZ的X轴、Y轴、Z轴平行，并使旋转轴205处于零位且二维PSD 207的光敏面面向激光测距仪103的激光束；
第二步：移动下层直线轴203到其一端极限位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”，记录此时二维PSD 207的Y”向的位置数据y”1，然后移动下层直线轴203到其另一端极限位置，记录此时二维PSD 207的Y”向的位置数据y”2，调整上层角位轴202，使此时二维PSD 207的Y”向的位置数据变化为(y”1+y”2)/2；调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”，记录此时二维PSD 207的X”向的位置数据x”1，移动下层直线轴203回到第二步初始的极限位置，记录此时二维PSD 207的X”向的位置数据x”2，旋转调整被测齿轮102，使此时二维PSD 207的X”向的位置数据变化为(x”1+x”2)/2，此时X’∥X；
第三步：移动上层直线轴204到其一端极限位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”，记录此时二维PSD 207的Y”向的位置数据y”3，然后移动上层直线轴204到其另一端极限位置，记录此时二维PSD 207的Y”向的位置数据y”4，调整下层角位轴201，使此时二维PSD 207的Y”向的位置数据变化为(y”3+y”4)/2，此时Y’∥Y，Z’∥Z，至此即完成了精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线的平行性调整；
第四步：移动上层直线轴204到其中间位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y1；接下来使被测齿轮102顺时针旋转180°并使搜索工作台101的旋转轴205逆时针旋转180°，通过调整测量机Y轴，再次使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”并采集测量机Y轴位置数据y2；此时即可计算出精密芯棒206的轴线在Y’向与被测齿轮102的回转轴线的偏差值为|y1-y2|/2，然后通过移动上层直线轴204，使精密芯棒206的轴线向被测齿轮102的回转轴线移动|y1-y2|/2，即可消除精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线在Y’向的偏差；
第五步：使被测齿轮102顺时针旋转90°并使搜索工作台101的旋转轴205逆时针旋转90°，移动上层直线轴204到其一端极限位置，调整测量机Y轴位置，使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”，记录此时二维PSD 207的X”向的位置数据x”3，然后移动上层直线轴204到其另一端极限位置，记录此时二维PSD 207的X”向的位置数据x”4，旋转调整被测齿轮102，使此时二维PSD 207的X”向的位置数据变化为(x”3+x”4)/2，此时X’∥Y；
第六步：移动下层直线轴203到其中间位置，调整测量机Y轴位置，使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y3；接下来使被测齿轮102顺时针旋转180°并使搜索工作台101的旋转轴205逆时针旋转180°，通过调整测量机Y轴，再次使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”并采集测量机Y轴位置数据y4；此时即可计算出精密芯棒206的轴线在X’向与被测齿轮102的回转轴线的偏差值为|y3-y4|/2，然后通过移动下层直线轴203，使精密芯棒206的轴线向被测齿轮102的回转轴线移动|y3-y4|/2，即可消除精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线在X’向的偏差；至此，被测齿轮102的回转轴线的搜索过程完成，精密芯棒206的轴线已与被测齿轮102的回转轴线重合，即被测齿轮102的回转轴线具现化为精密芯棒206的轴线；
第七步：调整测量机Y轴位置，使激光测距仪103的激光束光斑位于二维PSD 207的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y5，则被测齿轮102的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的Y向坐标值为(y5+yL0)；
第八步：调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪103的激光束照射于靶球(激光测距仪合作目标)208进行测距，可得靶球208球心到激光测距仪103测距原点的距离值为D，因靶球208球心位于精密芯棒206的轴线上，所以精密芯棒206的轴线到激光测距仪103测距原点的距离值也为D，则被测齿轮102的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的X向坐标值为(D+xL0)。
其中第一步至第三步主要用于进行轴线搜索工作台101上的精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线的平行性调整。第四步至第六步主要用于被测齿轮102的回转轴线的搜索，搜索过程完成后，将使精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线重合，使被测齿轮102的回转轴线具现化为精密芯棒206的轴线。因为总可以将精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线的偏差分解到X’向和Y’向两个方向，所以轴线搜索过程中也是按照这样的思路，将精密芯棒206的轴线与被测齿轮102的回转轴线的偏差按照X’向和Y’向两个方向分别进行调整消除的。
第七步和第八步则进行精密芯棒206的轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值的测量计算，该坐标值即为被测齿轮102的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值。

Claims (2)

1.一种用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法，其特征在于：
所采用的设备是轴线搜索工作台(101)、旁置式测量机和激光测距仪(103)；所述搜索工作台(101)从下至上由下层角位轴(201)、上层角位轴(202)、下层直线轴(203)、上层直线轴(204)、旋转轴(205)、精密芯棒(206)、二维PSD(207)和靶球(208)构成，所述轴线搜索工作台(101)设置于被测齿轮(102)所在回转工作台的中间位置；所述激光测距仪(103)设置于旁置式测量机的Y轴滑架上，其激光束与测量机X轴校准为平行，激光测距仪(103)的测距原点在测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值标定已知为(xL0，yL0)；所述旁置式测量机具有三个互相垂直的坐标轴，且其Z轴与被测齿轮(102)的回转轴线调整平行；
所述测定方法是：首先通过轴线搜索工作台(101)和激光测距仪(103)进行被测齿轮(102)回转轴线的搜索，使被测齿轮(102)的回转轴线具现化为精密芯棒(206)的轴线；然后测量计算精密芯棒(206)的轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值，该坐标值即为被测齿轮(102)的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的坐标值。
2.根据权利要求1所述的用于大型齿轮在机旁置测量的被测齿轮回转轴线测定方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
第一步：首先将搜索工作台(101)的下层直线轴(203)和上层直线轴(204)均移动到行程中间位置后，然后通过安装支架将搜索工作台(101)置于被测齿轮(102)所在回转工作台的中间位置，目测调整使搜索工作台(101)的局部坐标系O’X’Y’Z’的X’轴、Y’轴、Z’轴分别与测量机坐标系OXYZ的X轴、Y轴、Z轴平行，并使旋转轴(205)处于零位且二维PSD(207)的光敏面面向激光测距仪(103)的激光束；
第二步：移动下层直线轴(203)到其一端极限位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”，记录此时二维PSD(207)的Y”向的位置数据y”1，然后移动下层直线轴(203)到其另一端极限位置，记录此时二维PSD(207)的Y”向的位置数据y”2，调整上层角位轴(202)，使此时二维PSD(207)的Y”向的位置数据变化为(y”1+y”2)/2；调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”，记录此时二维PSD(207)的X”向的位置数据x”1，移动下层直线轴(203)回到第二步初始的极限位置，记录此时二维PSD(207)的X”向的位置数据x”2，旋转调整被测齿轮(102)，使此时二维PSD(207)的X”向的位置数据变化为(x”1+x”2)/2，此时X’∥X；
第三步：移动上层直线轴(204)到其一端极限位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”，记录此时二维PSD(207)的Y”向的位置数据y”3，然后移动上层直线轴(204)到其另一端极限位置，记录此时二维PSD(207)的Y”向的位置数据y”4，调整下层角位轴(201)，使此时二维PSD(207)的Y”向的位置数据变化为(y”3+y”4)/2，此时Y’∥Y，Z’∥Z，至此即完成了精密芯棒(206)的轴线与被测齿轮(102)的回转轴线的平行性调整；
第四步：移动上层直线轴(204)到其中间位置，调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y1；接下来使被测齿轮(102)顺时针旋转180°并使搜索工作台(101)的旋转轴(205)逆时针旋转180°，通过调整测量机Y轴，再次使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”并采集测量机Y轴位置数据y2；此时即可计算出精密芯棒(206)的轴线在Y’向与被测齿轮(102)的回转轴线的偏差值为|y1-y2|/2，然后通过移动上层直线轴(204)，使精密芯棒(206)的轴线向被测齿轮(102)的回转轴线移动|y1-y2|/2，即可消除精密芯棒(206)的轴线与被测齿轮(102)的回转轴线在Y’向的偏差；
第五步：使被测齿轮(102)顺时针旋转90°并使搜索工作台(101)的旋转轴(205)逆时针旋转90°，移动上层直线轴(204)到其一端极限位置，调整测量机Y轴位置，使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”，记录此时二维PSD(207)的X”向的位置数据x”3，然后移动上层直线轴(204)到其另一端极限位置，记录此时二维PSD(207)的X”向的位置数据x”4，旋转调整被测齿轮(102)，使此时二维PSD(207)的X”向的位置数据变化为(x”3+x”4)/2，此时X’∥Y；
第六步：移动下层直线轴(203)到其中间位置，调整测量机Y轴位置，使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y3；接下来使被测齿轮(102)顺时针旋转180°并使搜索工作台(101)的旋转轴(205)逆时针旋转180°，通过调整测量机Y轴，再次使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”并采集测量机Y轴位置数据y4；此时即可计算出精密芯棒(206)的轴线在X’向与被测齿轮(102)的回转轴线的偏差值为|y3-y4|/2，然后通过移动下层直线轴(203)，使精密芯棒(206)的轴线向被测齿轮(102)的回转轴线移动|y3-y4|/2，即可消除精密芯棒(206)的轴线与被测齿轮(102)的回转轴线在X’向的偏差；至此，被测齿轮(102)的回转轴线的搜索过程完成，精密芯棒(206)的轴线已与被测齿轮(102)的回转轴线重合，即被测齿轮(102)的回转轴线具现化为精密芯棒(206)的轴线；
第七步：调整测量机Y轴位置，使激光测距仪(103)的激光束光斑位于二维PSD(207)的坐标原点O”，采集测量机Y轴位置数据y5，则被测齿轮(102)的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的Y向坐标值为(y5+yL0)；
第八步：调整测量机Y轴和Z轴位置，使激光测距仪(103)的激光束照射于靶球(208)进行测距，可得靶球(208)球心到激光测距仪(103)测距原点的距离值为D，因靶球208球心位于精密芯棒(206)的轴线上，所以精密芯棒(206)的轴线到激光测距仪(103)测距原点的距离值也为D，则被测齿轮(102)的回转轴线在旁置式测量机坐标系XOY平面上投影点的X向坐标值为(D+xL0)。
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