机床在线检测技术
在线测量技术在数控加工中的应用
管传 富
（ 汽通 用 五菱 汽 车股份 有 限公 司 ， 西 柳 州 ５ ５０ ） 上 广 ４ ０ ６
摘 要 ： 线 测 量 用 于 数 控 加 工 中 ， 以提 高加 工 品质 、 在 可 降低 缺 陷 。 了解 在 线 测 量 的 工 作 原 理 和 配 置 方 法 ， 利 于 更 好 有
机 床在 线 测 量技 术 ，是 指机 床 在 自动 循 环过 程
中实现 对 工件 测 量 和 刀具 监 控 及测 量 的技 术 。该 技
而刀 具 测 量 ，主要 是 用 于机 床 新 刀 具 的 刀 长 刀 径 自动 测量 和刀 具 加 工 完毕 后 的 断刀 监 控 。机 床更
术从 上 世 纪末 随 先 进 的进 口机 床进 入 我 国 ，开始 缓 换 新 的刀具 后 ， 以利 用 对 刀仪 对 刀 具进 行 测 量 ， 可 测 慢发 展 。最 近几 年发 展迅 速 ， 国外先 进 的在 线测 量设 量数 据 自动 写 入 刀 具表 ，相 对 于传 统 的离 线 刀具 测 备制造商 ，开始在 中国设立分支机构 ，抢 占中国市 量手 动输 入 ， 自动对 刀 可 以补偿 刀 具 的安装 误差 及 场 ，也 有 厂家 在 中 国建 立 了生 产工 厂 。机 床在 线 测 避 免 操作 人 员 的输入 错 误 。对 提高 加 工 精 度 和 防止 量， 目前 多被 用 于一 些 进 口的 中高 端 机 床 ， 同时 国 内 撞 刀 起 到很 大作 用 。刀 具 加 工 完毕 ，在 放 回刀 库 之 的一些高端机床也开始逐渐应用 。在线测量设备绝 前 ， 用 对 刀 仪 检 查 刀 具 是 否 折 断 ， 果 折 断 ， 床 利 如 机 大部 分 来 自于 国外 产 品 ， 国 内的机 床 在 线 测 量产 品 报 警并 停 止加 工 。刀具监 控 在 自动化 生 产线 上应 用 ， 规格 还 不 是很 全 ， 量 精 度 和稳 定 性 ， 对 国外 品牌 可 以有效 避 免 因刀 具折 断而 造 成工 件 某 部 位漏 加 工 测 相
基于数控设备的在线检测方法研究
由数控程序来控制， 以实现检测 的 自动化， 可 是一种 基于计 算机 自动控制 的在线检 测技 术 ｕ。当前广 Ｊ 泛 应用在数控机床上 的测头是触 发式测头， 具有 其
１ 数控设备在线检测 的可行性
为数控 机床配备 一触发 式测头 系统 以及相应 的检测程序 ， 则可构成在线检测系统 。该系统将 加 工和检测集成在一起 ， 以实现加工过程 中的 自动 可
直 的两个方 向上 的直线度误差 ， 或者用来控制 同一 表面 的两个方 向上的直线度误差 ， 或者用来控制 一 个 回转体 的轴线 的直线度 误差 。直 线度 公差也就
是 限制实 际被测 直 线变动 的 区域， 按照 Ｇ／ １８— ＢＴ １２ １９ ¨ 的规定 ， ９６ ４ 直线度 公差 带的形状分为三种情况 ：
差及辅助 时间长等 问题。更重要的是， 其检测 过程
越受 到企业 的重视 。在线 检测具 有避免 离线检 测
引起 的二次装 夹误差 、 少零件 搬运 时问、 减 缩短 生 产周期等优 点 。因此 开展在 线检测 技术 的研 究具 有重要的意义 。为 了提高在线检测 的精度和 效率， 应 该有针对 性 的对 检测 方法进行 设计 。文 章介绍 了在线检 测工件 圆度和直 线度这两 个规则特 征 的 可行 性 ， 根据 数控设 备 的特 点 ， 确定 了对工件 进行 规则特征检测 的方法和步骤。
计算 、 储和 开发 能力， 过软件 技术提 高 自动检 存 通
测 的精 度、 效率和 可操 作性 ， 实现测量 过程和 测 可 量结果的可视性 ， 从而使数控机床在线检测技术提
高到新的水平 。
Ｉ 收稿 日期】２ １ ～０ —０ ０Ｏ ７ ９
【 者 简 介 】 林 创 荣 （ ８ 一） ，男 ， 广 东 饶 平 人 ，广 东 理 工职 业 学 院 机 械 与 自动 化 工 程 系 ；谢 波 作 １ ９３
加工中心在线检测技术的研究
自动 检测 技术 ， 取得 了很 多 的成果 。 目前 ， 控 机床 广 数
检测是使用千分表 、 卡尺等常规量具、 量仪人工校正检
测， 其效 率低 下 ， 度 容 易受 到人 为 影 响 ， 精 而且 还 导 致 了宝贵 的机床 机 时 浪 费 ， 响 机 床 的利 用 率 及 产 品的 影
０ 引 言
在 生产 工艺 流程 中 ， 检测 阶段 占有很重 要 的地 位 ， 并 且越 来越 受 到 重视 。当 一批 零 件 将 要 开 始 加 工 时 ，
（） ２ 离线 检测
在加工 工序之 间 、 加工完 成 后 ， 工 件从 加 工 中心 将
取 下 ， 用其 它检测 设备 进行 检 测 ， 利 即加 工 与检 测 不在 同一设 备 上 进 行 ， 二者 不 同步 ， 加 工 ， 测 量 。这 且 先 后 种 测量方 法 目前 应用 较广 ， 型 的 测 量设 备 是 三 坐 标 典
零 件的检测 。所 以加 工 中心 的 在线 检测 技 术 问题 的研 究 对提 高生 产率 ， 推进 工业 发展起 着举 足轻 重的作 用 。
１ 工 件 检 测 的主 要 手 段
（） １ 手工 检测
通过 加 工 中心 配备 一个触 发 式测 头 以及 相 应 的检
测宏 程序 ， 成 在 线 加 工 检 测 系统 。为 了避 免 手 工 检 构
维普资讯
・
控 制 与检 测 ・
组合 床与自 化 技术０ ）６—０５ ０ １０ —２６ （ ０７ ０ ０ ６— ３
加工 中心在线检测技术 的研究
张康 智 刘 凌 ，
（ 西安航 空技 术高 等专科 学校 ，西 安 ７０ ７ ； ． １０７ ２ 西安文理 学院 ， 西安 ７ ０６ ） １０５ 摘 要 ： 生产 工艺流程 中， 测 阶段 占有很 重要 的 地位 。 文章 介 绍 了工件 检 测 的主要 方 法 ， 在 检 以及 目前 在
数控机床的智能检测与质量控制技术解析
数控机床的智能检测与质量控制技术解析近年来，随着科技的不断发展，数控机床在制造业中的应用越来越广泛。
数控机床的智能检测与质量控制技术成为了制造业发展的重要方向之一。
本文将从智能检测技术和质量控制技术两个方面对数控机床进行解析。
一、智能检测技术智能检测技术是指利用先进的传感器和计算机技术，对数控机床进行实时监测和数据分析的技术。
通过智能检测技术，可以实现对数控机床各个环节的自动化监测，提高生产效率和产品质量。
1. 传感器技术传感器技术是智能检测技术的核心。
传感器可以采集数控机床的各种参数，如温度、压力、位移等，并将这些数据传输给计算机进行分析。
通过传感器技术，可以实现对数控机床的实时监测，及时发现并解决潜在问题。
2. 数据分析技术传感器采集到的数据需要进行分析和处理，以便得出有用的结论。
数据分析技术可以对大量的数据进行整理和筛选，提取出有价值的信息。
通过数据分析技术，可以及时发现数控机床的异常情况，并采取相应的措施，保证生产的正常进行。
二、质量控制技术质量控制技术是指通过各种手段和方法，对数控机床的质量进行控制和提升的技术。
质量控制技术可以从设计、加工、装配等多个环节入手，全面提高数控机床的质量水平。
1. 设计优化在数控机床的设计过程中，可以采用优化设计的方法，通过改进结构和参数，提高机床的性能和精度。
同时，还可以利用计算机辅助设计软件进行仿真分析，预测机床的工作性能，从而减少设计中的错误和缺陷。
2. 加工控制在数控机床的加工过程中，可以采用先进的加工控制技术，如自适应控制、自动调整等，对加工参数进行实时监测和调整。
这样可以保证加工的精度和稳定性，提高产品的质量。
3. 装配检测在数控机床的装配过程中，可以采用装配检测技术，对关键部件的装配质量进行检测和控制。
通过装配检测技术，可以及时发现装配中的问题，避免不良品的产生。
三、智能检测与质量控制技术的应用智能检测与质量控制技术在数控机床领域已经得到了广泛的应用。
再论精密数显卡规磨床在线检测技术的研究与应用
ｏ ｎｉｅｄ ｔ ｔ ｇ ａｓｔ ｆ ｃ ｉｅｔ ｌ ｒｃｓ ｎａｊｓｎ ，ｅｒ ａ ｕａ ｎ ， ｉｅｒ ｒ ｒａｄｎ ｎ—ｌ ｅｒ ｒ ｒ ｆ ｌ ｅ ｃ ｎ ， ｅ ｏ ｈｎ ｏ ｐｅｉｏ ｄｕｔ ｇ ｒ ｒｃｌ ｌ ｉｇ ｌ ａ ｒ ｎ ｏ ｏ ｎ ｅｉ ｍａ ｏ ｉ ｉ ｏ ｃ ｔ ｎ ｅｏ ｉ ａ ｅ ｏ ｎ
规 磨 床 在 线 检 测 技 术 的 研 究 与 应 用
田俊成 王增 强 ，
（． １ 陕西工业职业技术学院校办工厂 ；． ２ 陕西工业职业技术学院数控工程学院 ， 陕西 咸 阳 ７２ ０ ） １００
摘
要 ： 对普 通卡规磨床 无法实现在 线测量的技 术难题 ， 针 介绍 了高精度磁栅 数显式卡规磨 床的在线检 测方法 ， 并
Ｔ ａ ｕ ｃ ｅ ｇ ，Ｗ ａ ｇ Ｚ ｎ ｑ ａ ｇ ｉｎ Ｊ ｎ ｈ ｎ ｎ ｅ ｇ ｉｎ
（ ．Ａ ｔ ｈｄＦ ｃ ｒ ｆ ｈａｘ Ｐ ｌｅｈ ｉ Ｉｓｔｔ； ．Ｓｈｏ ｏ ｕ ｅｉ ｌ ｏｔ ｌ ｎ ｉ ｅｉｇ １ ｔ ｃｅ ａｔ ｙｏ ａｎｉ ｏ ｔ ｎ ｔｕｅ ２ ｃｏｌ ｆ ｍ ｒ ａ Ｃ ｎｒ ｇ ｅｒ ａ ｏ Ｓ ｙｃ ｃｎｉ Ｎ ｃ ｏＥ ｎ ｎ
对该机床结构进行 了误差分析 ； 通过对在 线测量关键技 术的研 究与分析 ， 出了一套机床精 度校 准方法、 差计 算 提 误
及 线性 误 差 和 非 线性 误 差 的补 偿 方 法 。
关 键 词 ： 规 磨 床 ； 线 检 测 ； 术研 究 ； 差 分 析 卡 在 技 误 中 图分 类 号 ：Ｇ ８ ． １ ３ Ｔ ８ Ｔ ５０ ２ ＋ ，Ｇ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：４ ９— ０ ２ ２ 一 ０７— ５ ９５ ２ １ （ ） ０ ２ ０
浅谈数控机床在线测量技术
浅 谈 数 控 机 床 在 线 测 量 技 术
、
Ｂｉ ｒｂ ｔ ｎ ｎ ｉｅｓ ｎＭｅｓｒｍ ｎ ｅｈｏ ｇ ｏ ｕ ｅｉ ｌ ｏｔ ｌ ｃ ｉ ｒｆＰｏ ｅｉ ｏＯ ｌ ｅＤｍ ｎｉ ａｕｅ ｅｔＴｃｎｌ ｙｆｒＮ ｍ ｒ ａ ｎ ｏ ｈｎ ｅ ｎ ｉ ｏ ｏ ｅ Ｃ ｒ Ｍａ ｅ
数控机床是机 电一体化 的数字控制 自动化机床 ， 在 数 控精 密加 工和 自动化 生产 中应用 非 常广 泛 。国 际上许 多专业人士都力图为数控机床配备各种类 型的监控 、 监 测装 置 （ 测头 ） 工 件 及 刀具 进 行 过 程 中监 测 ， 现 工 如 对 发 件超差 、 刀具 磨损 、 损 ， 能 及 时 的 报警 ， 给 与 补偿 ， 破 都 并 或对刀 具进 行调换 ， 以提高机 床 的 自动化 程度 ， 证数 控 保 机 床 长期工 作 时的产 品质 量 。为 满 足 各 方 面 的需 要 ， 很 多厂 商及用 户都 希望 在数控 机床 上配 置各 种加 工 精度 检 测设 备 ， 用 自动测 量技 术解 决上 述 问题 。 并应 数控机床作为高技术产物应用范围越来越广泛。然 而 ， 论是 在 国内还是 在 国外 ， 无 数控加 工 过程 中 的质量 问 题 ， 重地 制约着 这些 先进 制造 系统 的总 体效 率 的发 挥 ， 严 同时 也制 约着这 些先 进制造 系 统 的迅 速普 及 和推 广 。 因 此 ， 于数控 机床 的在 线 检 测 技术 的发 展 为 数 控 加 工 过 基 程 的质量 检测 提供 了一套 行之 有效 的方 法 。 同时 ， 机 械加 工 领 域 ， 在 测量 是 加 工 的前 提 和 基 础 ， 只有经 过 测 量 才 能 检 验 加 工 出 的产 品是 否 满 足 生 产 要 求 。 当一批 零件 将要 开 始 加 工 时 ， 大 量 的检 测 工作 需 有 要完 成 ， 括夹 具和 零 件 的装 夹 、 正 、 件 编程 原 点 的 包 找 零 检测 、 首件零 件 的检 测 、 序 间检 测 及 加 工 完 必 检 测 等 。 工 在某些情况下 ， 还可能有未知零件 的检测。尤其对 于超 精密 加工 ， 相应 的测 量设 备必须 跟 上 ， 能保 证加 工 精 度 才 达到 设计 的要 求 。因此 ， 测 量 设 备 集 成 到数 控 加工 设 将 备中， 将机床的驱动轴作为测量仪的驱动轴 ， 开发 出具有 在线测量功能的数控机床， 才能适应机械加工高效率、 高 产量 的需 求 。
在线监测与误差补偿技术
三、误差补偿技术
误差修正、抵消、均化、钝化、分离等都是误差补偿的 各种形式和方法。
广义上误差校正、误差修正都是误差补偿的同义词。 从狭义角度看： 误差修正（校正）指对测量、计算预测的误差进行修正 误差分离指从综合测量中分离出单项的误差； 误差抵消指两个或以上误差相互抵消； 误差补偿指对一定尺寸、形状、位置相差程度（差值） 的补足，本章所论述的误差补偿主要指这一种。
22
外 、 孔 类 形 状 位 置 误 差 测 量
§2在线检测与误差补偿方法
圆 一、形状位置误差的在线检测
1. 外圆、孔类形状位置误差的测量方法，主要针对的是
超精密主轴系统的回转误差，不仅进行静态测量还十 分重视动态测量方法，其主导思想是将测量基准圆误 差与主轴回转误差分离开。提出了三点法和转位法。 三点法：
外 圆 、 孔 类 形 状 位 置 误 差 测 量
一、形状位置误差的在线检测
2）闭合等角转位法：测头不动工件相对于轴系转α角， 共测m个位置， m α=360°，可测得m组数据：
Vi (θ ) M i (θ ) + S (θ + i360° / m) =
S 当m很大时， i (θ ) 的平均值可以忽略不记，于是可得回 转轴系平均误差：
8
误 差 补 偿 的 概 念
三、误差补偿技术
误差补偿：在机械加工中出现的误差用修正、抵消、 均化、“钝化”等措施是误差减小或消除。 用修正法或称校正法加工丝杠
9
误 差 补 偿 的 概 念
三、误差补偿技术
抵消补偿法装配车床主轴
10
误 差 补 偿 的 概 念
三、误差补偿技术
超精密车削切削力的在线检测与控制技术研究
超精密车削切削力的在线检测与控制技术研究随着工业技术的不断进步，越来越多的机械制造工艺需要承受更高的精度和质量要求。
车削机床作为机械加工中的重要工具之一，其精度和质量的保障也变得越发重要。
然而，传统车削机床的检测手段往往只停留在对加工件的后检测，而对于机床切削过程的在线监测，缺乏有效手段。
因此，超精密车削切削力的在线检测与控制技术研究就显得尤为重要。
一、超精密车削切削力检测技术的发展超精密车削切削力的在线检测以及随之而来的控制技术的诞生，是在1990年代得以实现的。
早期的检测方式主要采用驱动电机的电流来间接检测切削力，但其检测精度不够高，而且易受到机床本身的振动等因素的影响。
随着机床控制系统的不断更新，目前主流的超精密车削切削力检测技术采用的是负载力传感器和故障诊断技术相结合的方式。
负载力传感器主要分为电阻式和电容式两种。
电容式负载力传感器利用机械结构的变形量或磁场的变化量来检测切削力的大小和方向。
其优点是精度高、响应速度快、抗干扰性强，但是价格较高、易受到环境条件的影响。
电阻式负载力传感器则是通过直接测量弹簧或弹性体的变形量来检测切削力的大小和方向，其优点是价格相对低廉、结构简单、稳定性好。
但相比于电容式传感器，其精度有所降低。
故障诊断技术主要是通过加入智能特征提取和故障诊断算法，帮助诊断刀具磨损、转子振动等情况，避免因设备故障导致生产线停滞的情况出现。
这项技术的问世，能在检查切削力时增强其准确性，并且为维护机床的长期稳定性提供了便利。
二、超精密车削切削力的在线监测与控制技术超精密车削切削力的在线监测与控制技术的主要目的是：一是保证车削质量，尽可能减少因为设备普通磨损或机床刚度的变化而导致的误差，二是提高生产效率，减少不必要的下线时间。
整个检测与控制系统由数据采集器、传感器、信号处理器、控制器、计算机等组成，具有快速响应、高灵敏度、智能化等特点。
在实际生产过程中，超精密车削切削力的在线监测与控制技术可以有效地进行数据记录和分析，通过对切削力与工件形变、工件表面质量以及加工温度等因素间关系的研究，找出影响加工质量的因素和最佳的加工参数，控制整个加工过程并随时进行快速反应，从而达到提高车削加工质量和效率的目的。
五轴联动叶片磨床在线检测仿真技术
１数 控 机 床 在 线 检 测 系统 的组 成
数 控机 床 在 线 检测 系 统分 为 两 种 ，一 种 为直 接 调 用 基本 宏程 序 ，而不 用计 算机 辅助 ；另一 种则 要
与数 控机 床通 讯 等功 能 。在线 检测 系统 考虑 到运 行 目前 流行 的Ｗｉｄ ｗｓ ＡＤ ＣＡ Ｃ ＰＣＡ ｎ ｏ 和Ｃ ／ Ｍ／ ＡＰ ／ Ｍ以及 Ｖ ＋ 软件 ，以及 减 少丈 量结 果 的分 析 和计 算 时 Ｃ＋ 等 间 ，一般 采用 Ｐ ｎｉｍ级 别 以上 的计算机 。 ｅｔ ｕ
ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｆ５ ａ ｉ ｍ ａ ｈ ｎ ｓｓ ｕ ｉ ｄ ｉ ｈ ｓａ ｔ ｌ ． ｏ ｅｋ ｙ ｍ ｅ ｈ ｄ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｈ ｒ ｕ ｈ ｙ， ｕ ｈ ａ ｈ ｄ ｌ ｇ ｎ ｆｃｕ ｅｏ － ｘｓ ｃ ｉ ｅｉ ｔ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｒ ｃ ｅ Ｓ ｍ ｅ ｔ ｏ ｓａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｔ ｏ ｏ ｇ ｌ ｓ ｃ ｓｔ ｅ ｍｏ ｅｉ ｉ ｎ ｏ ｉｔ ａ ｎ ｐ ｃ ｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｏ ｔ ｉ ｉ ｇ ｏ ｓ ｅ ｔ ｎ ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｉ ｉ ｇ ｏ ｈ ｉ ｔ ａ ｃ ｉ ｅ ｆｖ ｒ ｕ ｌｉ ｓ ｅ ｔ ｎ ｅ ｖ ｒ ｎ ｉ ｎ ， ｈ ｂ ａ ｎ ｎ ｆｉ ｐ ｃ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｈ ｒ ｖ ｎ ｆｔ ｅ ｖ ｒ ｕ ｌｍａ ｈ ｎ ．Ｃｏ ｎ ｏ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｅ
自己开发 宏程 序库 ，借助 于计 算机 辅 助编 程 系统 ，
随 时天生 检测程 序 ，然后传输 到数控 系统 中。 数控 机 床 的 在线 检 测 系统 由 软件 和硬 件 组 成 。 硬 件部 分通 常由 以下 几部 分组 成 ：
（ ） 床 本体 １机 机 床 本 体是 实 现 加 工 、检测 的基础 ，其 工作 部
AE在线检测技术在数控修整系统中的应用
肘
￡
Ａ Ｅ在 线 检 测 技 术 在 数 控 修 整 系 统 中 的应 用
天津一 汽夏利 汽车股份有 限公司 内燃机制造分公 司 （ 天津 ３０ ２ ） 杨 ０ １２ 琦
Ａ Ｅ在 线 检测 技 术 多用 于 监测 刀 具磨 损状 态 ，而 Ｎ ＣＬ Ｎ Ｉ数控无靠模 凸轮轴磨床应 用 Ａ Ｔ ．Ａ ＤＳ Ｅ在线检 测 技术 ，通过其与数控 系统 问的通信 ，检测 、 制砂 轮的 控 修整状态 ，并 自动完成 了修 整坐标系 的建 立 ，从而 彻底 改变了传统修整 系统较 多依赖 于人 的五 官 ，如用 眼 观、 耳听来判断砂轮修整状 况 ， 现了 自 实 动化修整 。
Ａ （ ｃｕｔ ｍｉ ｉ ）是 指 材料 受 内 力或 外 力 作 Ｅ Ａ ｏｓｃＥ ｓｏ ｉ ｓｎ 用而产生变形断裂 时以 弹性 波 的形式释 放能 量 的现象 。
复位信号 接触信号
图 １ 检测系统的工作时序图
Ａ 在线检测 技术用 于控制修 整状 态 的工作原 理 ，就 是 Ｅ 利用安装在修整器主轴 上的 Ａ 传 感器 ，拾取 修整 器与 Ｅ 砂轮接触后 ， 轮磨粒破碎所发 出的以主轴 静压油膜 为 砂 介质传播的 Ａ Ｅ波 ，并将其转 换成 电信 号 ，经 能量放 大 及滤波后 ， 取其平 均值 ，最后 经 比较 回路 进行 判断 ， 再
数控系统发出修整信号后，驱动检测系统进入准备
工作状态的同时 ， 先对 Ａ 首 Ｅ传感 器进行 自诊断 ，检测
分为 ２ 阶段 。 个
（）Ａ 断线 （ｆｃｅ ）检测 ， 间为 １ 检测 系 １ Ｅ ０＿ ｃ ｆｈ ｋ 时 Ｓ 统进入准备工作状态后 ，没有接通 Ａ 传感器的气阀时 ， Ｅ 若传感器发 出接触信号 ， 则表 明传感器 已短路。
数控加工中在线检测及误差补偿的关键技术研究的开题报告
数控加工中在线检测及误差补偿的关键技术研究的开题报告一、选题背景和意义数控加工技术已经成为现代制造业中不可或缺的部分。
在线检测及误差补偿是保证数控加工精度和效率的关键技术。
在线检测可以对加工过程中的误差进行实时监测和纠正，从而保证加工精度；误差补偿是在已知加工误差的情况下对机床进行修正，从而最大限度地减小加工误差。
因此，在线检测及误差补偿技术的研究对提高数控加工精度和效率具有重要意义。
二、研究内容和方法1. 在线检测技术：在线检测技术可以通过感应设备、测量仪器等方式对加工过程中产生的误差进行实时监控和纠正。
本研究将采用光学摄像头和传感器等设备，结合MATLAB软件，对加工过程中的误差进行实时监测和纠正。
2. 误差补偿技术：误差补偿是对机床进行修正，最大限度地减小加工误差。
本研究将结合CAD/CAM软件，对机床运动轨迹进行分析和优化，并通过自动控制系统进行误差补偿。
3. 系统集成：本研究将采用系统集成的方法，将在线检测技术和误差补偿技术相结合，形成一个完整的系统。
三、预期成果1. 实现数控加工过程中的在线检测及误差补偿，提高数控加工精度和效率。
2. 开发一个完整的数控加工在线检测及误差补偿系统。
3. 对在线检测及误差补偿技术的研究，为数控加工技术的进一步发展提供理论基础和实验数据。
四、研究难点1. 在线检测及误差补偿技术的应用范围较广，涉及到多种加工工艺和工件材料。
如何高效地实现多种加工工艺和工件材料的在线检测及误差补偿是一个难点。
2. 在线检测及误差补偿技术需要通过自动控制系统实现，如何优化控制系统的算法和参数，充分发挥在线检测及误差补偿技术的效果也是一个难点。
五、研究计划1. 第一年：对在线检测及误差补偿技术进行理论研究和实验验证，确立系统集成方案，并开发基础软件和硬件平台。
2. 第二年：对基础软件和硬件平台进行优化和完善，扩大系统应用范围，研究多种加工工艺和工件材料的在线检测及误差补偿技术。
机床在线测量技术的应用及发展
中 心 。 基 本原 理 为 应 变 片 式 电 子测 头 ，红 外
线传 输信 号 ，可根 据需 要设 置不 同的打 开
／ 闭方 式 ，最 大 传 输 距 离 达 ６ 关 ｍ，测 头 的 触
工程序 ，实现无人化生产 ；对于一些易变形不稳定
的 毛 坯 ，可 以用 测 头 的 测量 结 果 来 分 配 切 削 余量 或
刀具 对 于 数 字 化制 造 是 至 关 重要 的 ，刀具 参数 的获 取 往往 要 耗 费大 量 时 间 ，而 且 机 外对 刀设 备不
机床 测头系统的功 能
１ 工件定位和坐标设 定 ．
在精密模具加工或者大 型模具加工过程 中，工 件定位和坐标设定十分重要 ，前者对加工精度影响 颊大 ；后者在调整装夹方面 比较困难 。使用机床测 头 系统就使得这一过 程简单损， 损检测 ． 破
在加工过程中 ，及时获取刀具磨损参数并进行 自动补偿，是保持加工精度的重要手 段。及时发现
（ 点、面、孔 、轴、台阶 、角 ）进行测量 ，便可迅 速 确定和更 新机床加 工坐标 ，整个过 程只需 几十
，
参磊
冷工 加
Ｓ
刀具的破损 ，可以避免零件报废或者后续工序刀具
的 损 坏 ，防止 进 一 步 的 损 失 。 可 以根 据 工 艺 需要 ，
集 。
号 （ 已获国家无线电管理委 员会批准 ），最 大传输距离达 Ｉｍ，测头 的触发重复精度为 ５ Ｉ ｍ，密封等级为ＩＸ 。 Ｐ ８ （ ）ＯＭＰ ０ ３ ４ ０高精 度红外线传输工件
测头 适 用于 高 精 度 小 型 或者 中 型数 控 加 工
加 工 工 件 的在 线 测 量 ，或 刀具 自动 测 量 及 检测 。使 用 测 头 系统 的智 能化 功 能 有 可 能使 原 先 使 用人 工 完 成 的 工 件 定 位 、试 切 、 刀具 磨 损 ／ 损 检 测 所 耗 费 破 的机 床 准 备 时 间大 幅 减 少 了９ ％以 上 ，有效 提 高 了 ０ 机 床 的 工 作效 率 ，使零 件 在 加 工过 程 中的 质量 处 于 被 控 制 的状 态 ，提 高 了加 工 过 程 的 自动 化 智能 化 的 程 度 ，使废 品的 发生 率 接近 于 零 。
数控机床的在线自动检测技术
加工前：工件、工装的自动定位测量、工件坐标系的自动建立、工 件尺寸的自动检测。
在工程测量中常常需要进行高精度的电压测量，利用可程控的高 精度数字万用表，可以达到 13/2 位的分辨率和测量精度。 可通过嵌入 到 VC 中的 SCPI 指令进行通讯和测量。 这种方法不仅提供 了 友 好 的 测量界面，而且可以提高控制程序的灵活性和可读性。
软件系统由实时操作系统、实时数据库及应用软件、数据采集与 处 理 软 件 、各 类 控 制 软 件 （PID ）直 接 数 字 控 制 、先 进 控 制 软 件 组 成 。 1.4 改善过程控制
使用在线自动测量技术，可在极短时间内设定一组刀具，测头对 刀比手工对刀重复精度高，对零件采取先固定夹紧，然后用测头在机 床坐标系内测量工件的定位基准，根据结果对数控程序的基准进行相 应的坐标偏移和旋转，这样可以大幅度地减少辅助时间，降低劳动强 度，提高工作效率。 旋转对刀，消除主轴径向跳动和刀片高度不同，满 足更高的性能标准或更低的单位成本，保持更高的切削速度，延长刀 具寿命并生产出更高质量的产品。 2.3 省去昂贵的机外对刀仪
3 自动测量技术在刀具破损检测中的应用
2012 年 第 35 期
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
Hale Waihona Puke ○机械与电子○科技信息
数控机床的在线自动检测技术
梁 伟 覃广伟 （桂林航天工业学院 广西 桂林 541004）
机械行业智能化机械加工与检测方案
机械行业智能化机械加工与检测方案第1章引言 (3)1.1 智能制造背景 (3)1.2 机械行业智能化发展现状与趋势 (3)第2章智能化机械加工技术 (4)2.1 数控加工技术 (4)2.1.1 数控编程技术 (4)2.1.2 数控机床技术 (4)2.1.3 数控系统与伺服驱动技术 (4)2.2 加工技术 (4)2.2.1 编程与控制技术 (4)2.2.2 加工单元与系统 (5)2.3 智能加工装备与系统 (5)2.3.1 智能数控机床 (5)2.3.2 智能生产线 (5)2.3.3 智能制造单元 (5)第3章智能化检测技术 (5)3.1 在线检测技术 (5)3.1.1 概述 (5)3.1.2 技术特点 (5)3.1.3 应用案例 (6)3.2 非接触式检测技术 (6)3.2.1 概述 (6)3.2.2 技术特点 (6)3.2.3 应用案例 (6)3.3 机器视觉检测技术 (6)3.3.1 概述 (6)3.3.2 技术特点 (6)3.3.3 应用案例 (7)第4章数据采集与分析 (7)4.1 数据采集系统 (7)4.1.1 系统概述 (7)4.1.2 硬件设备 (7)4.1.3 软件系统 (7)4.2 数据处理与分析方法 (7)4.2.1 数据预处理 (7)4.2.2 数据分析方法 (7)4.2.3 模型建立与优化 (7)4.3 数据可视化与报告 (8)4.3.1 数据可视化 (8)4.3.2 报告 (8)4.3.3 数据共享与传输 (8)第5章智能化生产线规划与设计 (8)5.1 生产线布局设计 (8)5.1.1 设计原则 (8)5.1.2 设计步骤 (8)5.1.3 设计要点 (8)5.2 自动化物流系统 (9)5.2.1 系统构成 (9)5.2.2 系统设计 (9)5.2.3 设计要点 (9)5.3 智能化生产线控制策略 (9)5.3.1 控制系统架构 (9)5.3.2 控制策略设计 (9)5.3.3 设计要点 (10)第6章智能制造执行系统 (10)6.1 制造执行系统概述 (10)6.2 智能排产与调度 (10)6.3 生产过程监控与优化 (10)第7章设备管理与维护 (11)7.1 设备状态监测 (11)7.1.1 设备状态监测的必要性 (11)7.1.2 设备状态监测方法 (11)7.2 预防性维护策略 (11)7.2.1 预防性维护策略制定 (11)7.2.2 预防性维护实施 (11)7.3 设备故障诊断与排除 (12)7.3.1 设备故障诊断方法 (12)7.3.2 设备故障排除流程 (12)第8章质量管理与控制 (12)8.1 质量管理体系 (12)8.1.1 质量管理原则 (12)8.1.2 质量管理体系构建 (12)8.2 实时质量控制技术 (12)8.2.1 在线检测技术 (12)8.2.2 数据分析与处理 (12)8.2.3 智能化调整与优化 (13)8.3 质量追溯与改进 (13)8.3.1 质量追溯系统 (13)8.3.2 质量改进措施 (13)8.3.3 持续改进机制 (13)第9章智能化人才培养与培训 (13)9.1 智能制造技能需求分析 (13)9.2 人才培养与培训体系 (13)9.3 在线培训与虚拟现实技术 (14)第10章案例分析与发展展望 (14)10.1 智能化机械加工与检测应用案例 (14)10.1.1 数控机床智能化加工案例 (14)10.1.2 自动化装配线检测案例 (15)10.1.3 质量检测与数据分析案例 (15)10.2 行业发展挑战与机遇 (15)10.2.1 挑战 (15)10.2.2 机遇 (15)10.3 未来发展趋势与展望 (15)10.3.1 技术融合与创新 (16)10.3.2 数字化与网络化 (16)10.3.3 个性化与定制化 (16)10.3.4 绿色与可持续发展 (16)第1章引言1.1 智能制造背景科技的飞速发展，全球范围内的制造业正面临着深刻的变革。
五轴数控机床精度检测以及标定技术应用分析
五轴数控机床精度检测以及标定技术应用分析五轴数控机床是现代制造技术一种很关键的设备，在高精尖的现代制造行业得到了广泛的应用，但是，一些通过机床进行生产或者加工的企业一直受到购买的高精度机床经常会出现各种各样的误差的困扰，加工或者生产出来的产品不能满足精度要求。
而精度检测以及标定技术为解决这个问题提供了一个很好的思路，目前，已经成为了加工精度以及提高加工效率的技术之一。
标签：五轴数控机床；精度检测；标定技术数控机床精度的提高保证了加工质量，而提高机床精度的主要途径就是进行误差补偿。
目前，现代制造业的加工越来越精密化，使用先进检测的手段来完成超精密的加工以及精度检测，确保产品的质量可以得到控制。
1 五轴数控机床引起误差的原因通常情况下，引起五轴数控机床误差的因素有：（1）五轴数控机床原始的制造误差数控机床原始的制造误差就是指由于部件工作表面的形状、质量以及部件间位置的误差而引起的运动误差，这种误差是产生数控机床的几何误差最主要的原因[1]。
（2）五轴数控机床由于热变形引起的误差数控机床热变形引起误差的主要原因是数控机床内部热源以及环境热的扰动而导致机床结构产生热变形，进而导致误差产生。
（3）由于切削负荷导致的工艺系统误差工艺系统的误差主要包括：机床变形导致的误差、刀具变形导致的误差、加工件变形导致的误差以及夹具变形导致的误差等。
通常情况下，人们把这种误差也称作为让刀。
这种误差可以导致加工件形状产生畸变，在薄壁工件的加工时这种误差特别明显和严重[2]。
（4）五軸数控机床振动导致的误差数控机床在进行切削加工时，因为工艺柔性以及多变的工序，数控机床的运行状态可能进入到不稳定的区域，激起了强烈颤振，致使加工件表面的粗糙度不能满足要求，甚至还会导致几何形状误差的出现。
（5）五轴数控机床的检测系统测试误差检测系统的测试误差主要包括：因为测量传感器制造误差以及其安装误差而引起的反馈系统自身的误差；因为机床零件以及机构的误差，或者在使用过程中的产生变形而致使测量传感器产生的误差。
机床加工过程中的精度检测技术
机床加工过程中的精度检测技术机床加工过程中的精度检测技术在实际生产中扮演着非常重要的角色。
精度检测技术可以帮助企业保证产品质量，提高生产效率，降低生产成本，并满足客户的需求。
在本文中，我们将探讨机床加工过程中常用的精度检测技术，以及其应用。
一、坐标测量法坐标测量法是机床加工过程中最常用的精度检测技术之一。
它通过使用坐标测量设备，如三坐标测量机，测量工件上的特定点的位置，从而确定工件的几何尺寸和形状的精度。
坐标测量法的原理是利用传感器测量工件上的各个点的坐标值，并与设计图纸的理论值进行比较，从而确定工件的偏差。
常见的坐标测量法包括点测量法、线测量法和面测量法。
在机床加工过程中，通过使用坐标测量法可以及时发现并纠正加工误差，保证产品的精度和几何形状的符合要求。
二、光学测量法光学测量法是一种利用光学原理进行精度检测的技术。
它通过使用光学测量仪器，如投影仪、冲洗仪和激光干涉仪，对工件进行扫描和测量。
光学测量法的原理是利用光线的反射、折射和干涉现象来测量工件的尺寸和形状。
光学测量法具有高精度、非接触和实时性好等特点，广泛应用于机床加工过程中的精度检测。
在机床加工过程中，光学测量法可以用于检测工件的平面度、圆度、直线度、垂直度等参数，帮助企业提高产品质量和生产效率。
三、振动测量法振动测量法是一种通过测量工件在加工过程中的振动情况来判断其精度的技术。
振动测量法可以用于检测工件的表面光洁度、尺寸误差和形状精度等参数。
振动测量法的原理是利用振动传感器测量工件振动的幅度、频率和相位等参数，并与理论值进行比较，从而确定工件的精度。
在机床加工过程中，振动测量法可以帮助企业及时发现并解决加工中的振动问题，提高工件的表面质量和精度。
总结：机床加工过程中的精度检测技术是确保产品质量的关键环节。
坐标测量法、光学测量法和振动测量法是机床加工过程中常用的精度检测技术。
这些技术通过测量工件的尺寸、形状和振动等参数，帮助企业及时发现并纠正加工误差，提高产品质量和生产效率。
在线测量技术怎么用？
动臂、斗杆为挖掘机的重要部件，其制造精度直接影响挖掘机工作寿命。
为了保证产品质量，动臂和斗杆在公司内焊接和加工。
动臂、斗杆都为箱体类结构，以21T动臂为例，动臂长度为6m，宽度只有0.5m，在焊接过程中因组对间隙、焊接顺序及约束不充分等因素造成动臂的收缩和弯曲变形。
后工序加工一般的工艺路线是：焊接后使用划线机划线，在加工中心上频繁试刀后进行加工，出现工序增加和瓶颈工序问题。
公司引进雷尼绍测量技术，通过在线测量并打印后，手动调整修正值进行加工的先进方法，解决了加工中心的瓶颈工序问题。
一、雷尼绍RMP60测头测量原理RMP60测头系统是雷尼绍公司推出的性价比比较高的测头，它与数控机床连接应用，可以实现工件测量、刀具测量的功能，可以缩短90%的机械加工辅助时间，并消除由于设定误差造成的产品报废，是智能制造的“眼睛”。
测量原理如图1所示。
图1二、设备的安装过程如图2所示，在线测量设备由配备测量系统接口的数控加工中心5、需要加工的工件挖掘机动臂7和斗杆6、雷尼绍RMP60测头4、带有加工中心测量宏程序的数控面板3、雷尼绍RMP60接收器2、打印机1组成。
首先把雷尼绍RMP60接收器与加工中心数据线连接，保证数据的传输；其次把雷尼绍RMP60测头放入加工中心刀库后，与雷尼绍RMP60接收器进行配对。
最后把打印机与加工中心相连，保证数据的打印。
图21.打印机2. 雷尼绍RMP60接收器3.数控面板4.雷尼绍RMP60测头5.数控加工中心6.斗杆7.动臂在加工中心数控面板编制雷尼绍基本功能宏程序，主要内容为测头的标定、内孔测量、开启与关闭等基本功能的实现。
然后在加工中心数控面板编制加工中心测量宏程序，主要内容是先定义各支座孔中心距坐标进行变量赋值，测头测量后的值赋给机床变量，赋值后的机床变量与标准值和偏差值进行计算，计算后打印测量日期、测量目标、测量方向、测量值、超差值及偏差值。
然后再根据打印数据和加工余量手动调整各支座孔中心距坐标数值。
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机床在线检测技术
众所周知，产品检测已经成了制造过程中不可或缺的组成部分。
没有该过程，没有任何人敢为自己设计或加工出来的产品及零件的合格性、完整性和精确性打包票。
所以这个检测过程，或者我们称之为“制造中之必须”，已经逐渐变成不只是一个要求而是成为了一个市场。
越来越多的设备供应商、软硬件提供者等关注着这个市场、加强对这个市场投入、推出更好的和更全面的解决方案。
Delcam公司也不例外，自1998年Delcam公司推出的PowerINSPECT检测系统，经过多年来的不断更新、不断地吸收和消化客户的需求并转化成适用的功能、不断地同行业伙伴的合作，使其，我们称之为“机械制造行业标准检测平台”，已经成为检测软件解决方案中之翘楚。
在当前竞争激烈的市场中，一个产品的研发制造周期中的每一分钟有可能为公司带来巨大的利益，也会使一家公司破产，这一点绝对不是骇人听闻！至少，制造过程的缩短会给你带来更大的竞争力。
虽然检测是制造过程中之必要过程，但是毕竟“占用”了整体制造过程时间的一部分，因此，如何提高检测的效率、想方设法缩短检测的时间周期越来越成为关注的焦点。
我们先来从传统的检测过程谈起：
首先，一个产品的成品检验一般是放在诸如三座标测量机（CMM）等设备上进行的，但是如果最终测量的结果不令人满意，该怎么办？
其次，在加工过程中，很难做出阶段性返工的决定，因为零件装夹在机床上，加工过程中每个工序和工步，尤其在数控机床上从粗加工到半精加工再到精加工，是连贯且无中间检测过程的。
一旦加工完成后再发现，加工出的是一个废品，那么材料、金钱和时间的消耗，是无法再挽回的。
另一方面，即使有常规的手工检测，其结果很大程度上取决于测量者的熟练水平，而对于具有复杂型面零件或模具的手工测量，由于手工测量采点数极少，根本无法反映被测零件的状态，随之带来的问题是检测工作量和所耗费时间的增加，实际上这种测量是无法完成的。
根据这种检测要求，Delcam公司在PowerINSPECT软件上推出了其“在机检测（OMV - On Machine Verification）”模块，从根本上解决了这个问题。
OMV是一种在数控加工机床上使用的、用于自动化测量自由曲面和几何体的离线编程软件系统。
它能够使工作者在加工过程中，当零件没有被从数控机床上卸下之前，做出制造过程中是否继续、是否返工等的“英明”决定！
OMV到底可以给用户带来哪些好处？首先通过以上两种使用OMV或不使用OMV的状态，我们可以看出，其最大的亮点就是能够提高加工过程的生产力和效率。
试想一下，不再需要手工测量而改成数控自动测量，时间上可以节省了；在加工过程中就知道了下一道工步是否需要执行还是返工，而不必在最终测量时再发现错误而无法纠正，生产力提高了。
另外，使用OMV还可以降低装夹具的成本、最大化地节约投资，并且在你将该加工完毕的零件交付最终检测时，具有着充分的信心。
在机检测能够监控加工过程中每个阶段的零件质
量。
以一个较低的成本，尽可能及时地检测出现的误差，并更快地修正。
例如，它能够检测出零
件经过粗加工后留下毛
刺的准确数字，避免直
到全部加工工序结束后
才发现这些误差的情况
出现。
同样地，它还能够检测出任何误差所造成的损
坏程度，例如可准确评估刀具磨损量，并且立即做出判断零件是否能在公差范围内继续加工，或者做报废处理。
机床在线检测对于目前不具有检测能力的制造业企业来说是最有益处的。
现在大多数先进的加工机床为了协助零件的装配，或原配有检测器，或具有改进的检测能力。
采用PowerINSPECT 的OMV 版，同样的机床现在仅需要很少的额外成本就能完成整个检测工作。
它可在脱机的状态下编制所有检测次序的程序，尽可能不中断加工过程，保证加工的连续性。
在机检测系统通过在加工的每一个阶段监测被加工零件的质量，从而节省了大量的加工时间。
在机检测能够尽早地发现加工中出现的任何误差，并尽快地将其修正，而且是以一个低成本实现的。
例如，它能够检测出每一道工序加工之后所留下的实际余量，比起等到所有的加工工序结束后才能发现所造成的误差，这项功能具备很明显的优势。
让我们来看一下OMV 在加工制造过程中的表现吧！
图1是没有OMV 的传统制造过程。
当被加工零件通过CAD 模型交付给CAM 系统数控编程后，就开始加工。
一旦加工完成，零件被移至三座标测量机上，根据原始的CAD 数据进行最终的检测。
如果测量合格，证明加工完成。
如果测量不合格且没有在机检测，当零件加工完毕后在CMM 上检测出存在误差，则必须重新将零件搬回机床，在进行修改加工前，必须重新装夹定位工件，这个过程对任何零件来说都是费时费力的工作，尤其是对大型、重型零件，例如车身板的冲压模具。
此外，重新装夹定位过程中如果存在任何错误，都会在工件上产生一些新的误差，这样又会导致再次进行产品的检测和再加工过程。
“麻烦、效率低下、耗时耗费”，这就是结论！
如果使用了OMV 系统，如图2所示。
在加工过程中，PowerINSPECT OMV 检测软件不断地根据需要，随时中断加工过程进行测量并监控被加工零件的状态，加工过程中的错误会被及时发现并给与解决。
实现数控机床在线检测，对于那些客户要求必须提供独立产品检测报告的的生产厂家，也是十分有益的。
通过直接在数控机床上进行检测，能及时发现并修改误差，避免直到产品提交给检测者后才发现误差的情况出现。
这样就保证了零件加工合格。
通过三座标测量机的最终检测，一次性地交付给客户。
相关链接：推动现代制造业发展的动力之一
CAD计算机辅助设计，早期仅解决手工绘图的繁琐劳动，迄今巳发展成先进制造业必不可少的开发工具。
不断变革的CAD技术，使二维计算机绘图变成三维图像显示；从曲面造型到实体造型；从参数化发展成变量化技术。
当今的CAD，它可以通过网络与用户一起协同设计，并与CAM、CAPP等联同一起发展。
CAM计算机辅助制造，通常情况下它从CAD系统获取产品的几何信息后，尚需根据加工零件的对象、约束条件、加工参数等数据建模，生成刀具加工运动轨迹，并以数控代码反馈给机床。
当今比较成熟的CAM系统主要有两种型式实现系统集成，一种是一体化的CAD/CAM系统，另一种是相对独立的CAM系统，然而无论哪种系统，都是由交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块及后置处理模块等五种模块组成。
新一代的CAM，其基本结构是要建立高性能价格比、易维护、易操作且有平实的外围软件支持的软硬件平台，而且要摈弃多层菜单形式的界面形成，取而代之的是Windows界面，故操作方便，也为PPM集成打下基础。
因此它更贴近用户，更方便工艺管理，对现代化生产产生积极影响。