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摘要：通过在线测量系统实现零件加工后保持位置不变、直接对零件进行测量的技术被称之为在线测量技术，在我国的数控零件的加工制造过程中，数控加工在线测量技术得到了广泛的应用与推广。基于此，本文就从测头定位、加工余量自动分配、加工过程监控和加工结果检测等方面对在线测量系统的应用进行了论述与分析。
关键词： 数控加工；在线测量；应用分析
加工中心作为一种高效、高精度的制造装备在制造企业中得到了广泛应用，而且正朝着高精度、高效率、开放化、智能化、复合化的方向发展。当前，数控机床在线测量技术的出现以及其所具备的低成本、高质量、高效率、造作简单等众多优点，得到其机械加工行业的广泛应用与推广，数控加工在线测量技术的研究对我国航空工业生产制造能力提升具有重大的意义。
1、数控机床在线测量的过程
1.1 测头定位
侧头在定位的时候需要设定三种距离，这样能够使数控机床的在线测量能够工作更加高效，准确度更高。在每一次测量中需要多次测量触发，这样能够保证测量的正常运行。
1.1.1 预接触距离
预接触距离指的是测头到工件的距离，工件上的取点是表面工程尺寸上接触点的距离。测头在进入预接触距离之前做快速运动，进入预接触距离之后就做匀速运动。如果测头对其进行测量，不能够在工件快速进行时测量，这样的测量不准确，要在工件进入预接触距离之后进行测量。
1.1.2 搜索距离
该距离设定了测头从零件的公称尺寸开始进入被测零件材料内部方向的最大距离。在搜索距离中，测头有可能会触发，如果测头被触发，那么测头被触发的位置就会被当做一个坐标被机床锁定。在搜索距离阶段，测头应以给定的测量速度运动。
1.1.3 回退距离
该距离是测头接触到被测表面后沿反方向回退的距离。测头在接触工件的表面时，速度一直是匀速的，由于物体都会有惯性，所以如果一直向前运行那么测头会被折断，所以设置一段回退距离，当测头接触工件的表面时会后退一段距离，并且，还要保证回退距离必须足够大，从而保证工作的正常运行以及测头的安全。为了满足测头各个运动阶段的不同需求，在测量过程中对应了三种距离，包含3种速度，即定位速度、测量速度和后退速度。测量速度应该取值较小，以减小测量值的误差，同时避免折断侧测杆。在测量过程中，为提高测量效率，可以将定位速度与回退速度取值较大，从而保证较快速度的移动测头，减少测量时间。为了避免测头在碰触到被测表面后仍向前运动折断测杆，机床测量会在接触到触发信号时，记下当前坐标值之后跳过未完成的动作，继续执行下一行代码。
1.2 检测路径规划
数控机床在线测量系统是一种通过采样来进行测量的系统。因此采样点的数量和分布情况将直接影响测量结果，对自由曲面的测量尤为重要。因此如何规划高效、准确的检测路径成为关键所在。
机床在线测量在规划检测路径时，在满足测量精度要求的基础上尽可能提高测量效率，即在满足测量精度的前提下，以最短的测量路径检测最少的测量点。以圆柱面测量为例，把测头定位到型面的中心线上，采用四点测量方法便可以获得高精度的测量结果。该测量方法对内孔测量也同样适用。在路径规划要求的指导下，平面测量、凸台/凹槽测量以及角度测量等均已有确定的测量路径规划方案。当进行复杂测量时，则编程人员需要对CAD系统进行二次开发，根据基本测量原理在CAD环境中进行人机交互测量路径规划和编程。
2、数控加工在线测量技术的应用
2.1测量结果误差
在任何一项测量中，由于各种因素的影响，所得到的测量值总会存在误差。为了使测量结果更精确地逼近真实值，需要对測量结果进行补偿，因此测量过程中影响测量精度的误差组成来源应当被仔细分析和考虑。由于数控机床在线测量系统是以机床为母体，集成测量系统而生成的。所以数控机床加工过程中存在的误差在测量过程中也同样会影响测量精度。机床在线测量测量误差主要包括测头系统误差、机床运动部件定位误差、测量路径不合理造成的误差，其中测头系统误差又分为测头静态误差、测头动态误差以及测头在机床上的安装误差等。测头静态误差包括死区误差和测头重复定位误差，‘自随着测杆长度、刚度以及接触压力的改变而改变。死区误差是指测头在接触工件后，测杆发生的弯曲变形量。测头重复定位误差相对于死区误差相对较小，因此测头静态误差主要由死区误差决定。测头动态误差主要与测头检测时的接触速度以及数控系统采样间隔有关。测头是通过与机床配套的刀柄安装机床主轴上，由于测头轴线与主轴轴线的不完全对中，存在测头的安装误差，在多方向测量中造成测量误差。测头与主轴的不对中安装误差，可以通过测量前的测头偏心标定进行部分补偿。
由于数控机床零部件的制造、装配误差、伺服系统的跟踪误差以及间隙、摩擦等因素，机床各工作部件在进行测量运动时，会产生定位误差。
除此之外，测头的半径误差也是一个主要的误差来源，在数据处理时可通过测头半径补偿来消除。但在实际测量中，情况较为复杂，测头半径误差将引入测量结果，在自由曲面的测量过程中，该项误差更为明显。
针对测量过程中诸多的误差来源，高效、高精度的误差补偿算法是函待解决的一个关键问题。在实际应用中，可采用多次测量、误差补偿等减小测量误差，提高测量精度。在线检测系统是利用测头与待测物体的碰撞来确定接触点的位置信息的。由于利用了机床数控系统的功能，又使得数控系统能及时得到检测系统所反馈的信息，从而能及时修正系统误差和随机误差，以改变机床的运动参数，更好地保证加工质量，促进加工测量一体化的发展。
2.2机床测量系统与CAD的集成
数控机床在线测量作为M-I模式的典型代表，极大地缩短了生产周期。但在实际应用中，由于并未与零件的设计模型相衔接，导致测量路径交互规划时存在诸多不便。此外，根据测量结果进行再加工时，会造成误差的累积。在实现D-M-I模式集成后，可针对该项误差进行补偿，从而进一步提高测量精度。
鉴于D-M-I模式相对于M-I模式的数控机床在线测量系统具有更高的精度和灵活性，针对结构复杂零件的加工、测量与修整，我们采用了D-M-I模式的数控机床在线测量与加工，以提高测量、加工精度。将PC机与数控机床相连，在PC机上主要完成CAD系统与CAI软件系统的集成，在数控机床上完成NC系统与CAI的硬件系统集成，从而实现CAD/NC/CAI的集成，系统结构如图1所示。
3.结语
随着数控在线测量技术的推广与应用，进一步的提高了数控加工的智能化和自动化，推动了我国数控加工的发展，促使我国数控加工技术进入了一个全新的智能化时代。如今在线测量技术在我国的数控加工中已经得到了广泛的应用，高质量的生产得到了人们的满意，低价格为人们节省了很大的成本。在未来，在线测量技术会得到更好的完善，为人们提供更高效的工作。
参考文献：
[1]隋少春，楚王伟，胡祯.浅析数控机床在线监测技术[J].现代制造技术与设备，2014（3）：40-41.
[2]谢高伟.卫星结构体安装面形位精度检测软件系统开发[D].黑龙江：哈尔滨工业大学硕士学位论文，2015，41（2）：3-8.
[3]李建广，张利，王杨，李志慧.数控机床在线测量技术研究 航空制造技术2014年13期38-42
[4]史文彬. 关于使用数控机床实现在线测量[D].山西：中北大学，2007
关键词： 数控加工；在线测量；应用分析
加工中心作为一种高效、高精度的制造装备在制造企业中得到了广泛应用，而且正朝着高精度、高效率、开放化、智能化、复合化的方向发展。当前，数控机床在线测量技术的出现以及其所具备的低成本、高质量、高效率、造作简单等众多优点，得到其机械加工行业的广泛应用与推广，数控加工在线测量技术的研究对我国航空工业生产制造能力提升具有重大的意义。
1、数控机床在线测量的过程
1.1 测头定位
侧头在定位的时候需要设定三种距离，这样能够使数控机床的在线测量能够工作更加高效，准确度更高。在每一次测量中需要多次测量触发，这样能够保证测量的正常运行。
1.1.1 预接触距离
预接触距离指的是测头到工件的距离，工件上的取点是表面工程尺寸上接触点的距离。测头在进入预接触距离之前做快速运动，进入预接触距离之后就做匀速运动。如果测头对其进行测量，不能够在工件快速进行时测量，这样的测量不准确，要在工件进入预接触距离之后进行测量。
1.1.2 搜索距离
该距离设定了测头从零件的公称尺寸开始进入被测零件材料内部方向的最大距离。在搜索距离中，测头有可能会触发，如果测头被触发，那么测头被触发的位置就会被当做一个坐标被机床锁定。在搜索距离阶段，测头应以给定的测量速度运动。
1.1.3 回退距离
该距离是测头接触到被测表面后沿反方向回退的距离。测头在接触工件的表面时，速度一直是匀速的，由于物体都会有惯性，所以如果一直向前运行那么测头会被折断，所以设置一段回退距离，当测头接触工件的表面时会后退一段距离，并且，还要保证回退距离必须足够大，从而保证工作的正常运行以及测头的安全。为了满足测头各个运动阶段的不同需求，在测量过程中对应了三种距离，包含3种速度，即定位速度、测量速度和后退速度。测量速度应该取值较小，以减小测量值的误差，同时避免折断侧测杆。在测量过程中，为提高测量效率，可以将定位速度与回退速度取值较大，从而保证较快速度的移动测头，减少测量时间。为了避免测头在碰触到被测表面后仍向前运动折断测杆，机床测量会在接触到触发信号时，记下当前坐标值之后跳过未完成的动作，继续执行下一行代码。
1.2 检测路径规划
数控机床在线测量系统是一种通过采样来进行测量的系统。因此采样点的数量和分布情况将直接影响测量结果，对自由曲面的测量尤为重要。因此如何规划高效、准确的检测路径成为关键所在。
机床在线测量在规划检测路径时，在满足测量精度要求的基础上尽可能提高测量效率，即在满足测量精度的前提下，以最短的测量路径检测最少的测量点。以圆柱面测量为例，把测头定位到型面的中心线上，采用四点测量方法便可以获得高精度的测量结果。该测量方法对内孔测量也同样适用。在路径规划要求的指导下，平面测量、凸台/凹槽测量以及角度测量等均已有确定的测量路径规划方案。当进行复杂测量时，则编程人员需要对CAD系统进行二次开发，根据基本测量原理在CAD环境中进行人机交互测量路径规划和编程。
2、数控加工在线测量技术的应用
2.1测量结果误差
在任何一项测量中，由于各种因素的影响，所得到的测量值总会存在误差。为了使测量结果更精确地逼近真实值，需要对測量结果进行补偿，因此测量过程中影响测量精度的误差组成来源应当被仔细分析和考虑。由于数控机床在线测量系统是以机床为母体，集成测量系统而生成的。所以数控机床加工过程中存在的误差在测量过程中也同样会影响测量精度。机床在线测量测量误差主要包括测头系统误差、机床运动部件定位误差、测量路径不合理造成的误差，其中测头系统误差又分为测头静态误差、测头动态误差以及测头在机床上的安装误差等。测头静态误差包括死区误差和测头重复定位误差，‘自随着测杆长度、刚度以及接触压力的改变而改变。死区误差是指测头在接触工件后，测杆发生的弯曲变形量。测头重复定位误差相对于死区误差相对较小，因此测头静态误差主要由死区误差决定。测头动态误差主要与测头检测时的接触速度以及数控系统采样间隔有关。测头是通过与机床配套的刀柄安装机床主轴上，由于测头轴线与主轴轴线的不完全对中，存在测头的安装误差，在多方向测量中造成测量误差。测头与主轴的不对中安装误差，可以通过测量前的测头偏心标定进行部分补偿。
由于数控机床零部件的制造、装配误差、伺服系统的跟踪误差以及间隙、摩擦等因素，机床各工作部件在进行测量运动时，会产生定位误差。
除此之外，测头的半径误差也是一个主要的误差来源，在数据处理时可通过测头半径补偿来消除。但在实际测量中，情况较为复杂，测头半径误差将引入测量结果，在自由曲面的测量过程中，该项误差更为明显。
针对测量过程中诸多的误差来源，高效、高精度的误差补偿算法是函待解决的一个关键问题。在实际应用中，可采用多次测量、误差补偿等减小测量误差，提高测量精度。在线检测系统是利用测头与待测物体的碰撞来确定接触点的位置信息的。由于利用了机床数控系统的功能，又使得数控系统能及时得到检测系统所反馈的信息，从而能及时修正系统误差和随机误差，以改变机床的运动参数，更好地保证加工质量，促进加工测量一体化的发展。
2.2机床测量系统与CAD的集成
数控机床在线测量作为M-I模式的典型代表，极大地缩短了生产周期。但在实际应用中，由于并未与零件的设计模型相衔接，导致测量路径交互规划时存在诸多不便。此外，根据测量结果进行再加工时，会造成误差的累积。在实现D-M-I模式集成后，可针对该项误差进行补偿，从而进一步提高测量精度。
鉴于D-M-I模式相对于M-I模式的数控机床在线测量系统具有更高的精度和灵活性，针对结构复杂零件的加工、测量与修整，我们采用了D-M-I模式的数控机床在线测量与加工，以提高测量、加工精度。将PC机与数控机床相连，在PC机上主要完成CAD系统与CAI软件系统的集成，在数控机床上完成NC系统与CAI的硬件系统集成，从而实现CAD/NC/CAI的集成，系统结构如图1所示。
3.结语
随着数控在线测量技术的推广与应用，进一步的提高了数控加工的智能化和自动化，推动了我国数控加工的发展，促使我国数控加工技术进入了一个全新的智能化时代。如今在线测量技术在我国的数控加工中已经得到了广泛的应用，高质量的生产得到了人们的满意，低价格为人们节省了很大的成本。在未来，在线测量技术会得到更好的完善，为人们提供更高效的工作。
参考文献：
[1]隋少春，楚王伟，胡祯.浅析数控机床在线监测技术[J].现代制造技术与设备，2014（3）：40-41.
[2]谢高伟.卫星结构体安装面形位精度检测软件系统开发[D].黑龙江：哈尔滨工业大学硕士学位论文，2015，41（2）：3-8.
[3]李建广，张利，王杨，李志慧.数控机床在线测量技术研究 航空制造技术2014年13期38-42
[4]史文彬. 关于使用数控机床实现在线测量[D].山西：中北大学，2007