零件检测是数控加工中心控制产品加工质量的重要组成环节,检测技术发展水平的高低对制造业生产效率的高低具有很大的影响。随着21世纪数控技术和计算机控制技术的飞速发展,利用数控机床的伺服系统,在机床上安装测头进行检测的在线检测技术成为当今社会研究的一个热点。在线检测的优点非常明显,它能够避免二次装夹引入的工件定位误差和薄壁件的变形误差等。同时,在线检测能够减少零件拆卸和搬运过程中所需的时间,从而提高了数控加工中心的生产效率,缩短了整个制造过程所需的生产周期。因此,数控机床在线检测技术的研究对于制造业的发展具有重要的意义。数控机床在线检测系统的研究是国内外研究的一个焦点,是企业在实际检测过程中不可缺少的重要环节。本文开展了基于数控机床在线检测系统的体系结构、功能和关键技术以及加工误差分离技术的研究,主要包括以下几个方面的内容。(1)针对曲面测点布置问题,在三维软件UG中编写三种常规测点布置方法即等参数、等弧长和等弦高测点生成模块。为保证检测的精确性,满足曲面检测时尽可能取较少的测点又充分反映曲面加工精度的高效检测要求,应用基于曲率变化的测点自适应分布算法。并将该思想集成到程序中,通过编写相应软件快速实现该功能。(2)为提高曲面零件的检测效率,对曲面零件检测路径优化问题进行研究。分析曲面零件检测路径的构成部分,分别以穷举搜索法和蚁群算法两种算法为理论基础进行程序的编写,在三维软件UG中编写穷举搜索法和蚁群算法测点路径优化模块。(3)基于UG平台的数控机床在线检测仿真系统的研究。针对数控机床在线检测仿真模块中测头用户界面设计和测头运动仿真问题进行程序的编写。为了能使数控机床在检测过程中实时的反馈该检测零件的加工误差,在三维软件UG中开发数控机床在线检测系统加工误差实时显示模块,在检测过程中直观的显示工件的加工误差值,简化数据的后续处理,提高在线检测的整体效率。(4)通过实验验证数控机床在线检测系统的测点布置、路径优化、测头运动仿真、检测代码生成、加工误差实时显示等模块功能的可行性。同时对量块、标准球和曲面零件进行在线检测,并将曲面零件移至三坐标测量机(CMM)上进行离线检测。通过对比在线检测的数据与CMM离线检测的数据,验证本论文所开发数控机床在线检测系统误差补偿模块的准确性和有效性。(5)研究误差源导致加工误差的过程,建立误差源的模型。根据主成分分析原理,判断造成加工误差误差源的个数。然后,根据误差源的数目对数据进行处理。再次,利用独立成分分析原理对数据进行处理,得到不同误差源的估计,最终实现加工误差的分离。