在大型化、规模化工业的今天,大型机组已经是重型机械、船舶行业、热电行业、石油化工等领域的主要动力传输设备,而大型机组的心脏是轴系,轴系的对中技术成熟与否,对这些行业有着深远的影响。本文在查阅国内外大量相关文献资料的基础上,对大型机组激光对中检测系统中所涉及的理论模型及关键技术进行了深入的研究,并开发了激光对中检测系统。论文建立了两个不同类型轴系对中检测的数学模型,一个是PSD绕轴承槽“中心点”旋转并伸缩测试的数学模型,一个是PSD绕轴承槽“中心点”旋转测试的数学模型,并对数学模型进行了仿真,验证了两个模型的正确性;依据所建数学模型,论文对系统进行了总体设计,采用位置敏感探测器PSD作为传感器,通过实验获取PSD的大量数据,针对PSD的非线性标定问题,运用人工神经网络BP优化算法进行线性化处理,极大地减小了PSD的枕形失真,使测量精度达到3μm,实现了激光光斑空间位置的精确测量;为获得光靶在轴承槽内不同测量位置处产生的与铅锤方向的夹角,本文采用先进的光电检测技术研发了倾角测量仪,其测量精度达到1’;此外,本文针对背景光的干扰问题进行了深入研究,提出了长距离弱信号提取及工况环境光学相关抗干扰技术,采用了自相关理论滤波以提高有用信号的可靠性,消除了背景光的干扰。论文还对影响大型机组轴系对中检测系统测量精度的因素进行了分析,对其在检测过程中PSD平面法线平行于准直光偏角带来的误差建立了误差在线校正数学模型,通过数学仿真验证了该模型的正确性,另外对各轴承槽调整进行整体优化,减轻系统装校修正量。该大型机组激光对中检测系统安装简单,使用快捷,能够自动显示偏差,自动计算轴系的移动量和移动角度,进而给出各轴承槽修磨量,精确地实现了轴系对中。