数控机床在线检测技术
数控机床在线测量技术
数控机床在线测量技术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。
标签：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。
数控机床在线测量技术与误差分析
数控机床在线测量技术与误差分析
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现代制造工业的发展，对数控机床的在线监测技术提出了更高的要求，要实现数控机床高精度的在线监测，应对监测系统的组成、工作原理及主要误差进行仔细地分析，才可能尽量避免误差，或根据这些来源情况采取相应的措施，以对误差进行补偿，实现计算机辅助数控机床高精度在线测量。
一、在线测量技术的重要性
在线测量是加工测量一体化技术的重要组成部分，是保证产品质量和提高生差率的重要手段。
在超精密加工中，机床的精度比一般测量仪器和三坐标测量机的精度还高，如果把机床和合适的测量系统有机地结合起来，即可实现零件加工，又可实现工件精度的在线测量。
二、数控机床上的在线测量
可以结合测针的锄头与工件的具体位置关系，利用机床主轴的坐标值换算出工件被测量点的相关坐标。
再根据各坐标点的几何位置关系进行相关计算，便可以获得最终的测量结果。
三、在线测量师并行工程的思想体现
通过使用在线测量来代替离线测量，使得在线测量的效率和精确度得到保证的条件下，使质量检测过程更靠近加工过程，从而保证了共建从加工设备上卸下的时候就是合格品。
边加工边测量，即使发现问题及时处理，这也是并行工程的思想体现。
数控机床在线检测技术在铝合金车体加工中的应用
数控机床在线检测技术在铝合金车体加工中的应用摘要在铝合金车体部件加工过程中，应用数控机床自动在线检测技术，可缩短找正、测量辅助加工时间90%以上，提高了测量精度，实现了对工件的精准切削，彻底避免工件过切现象的发生，提高了产品质量和设备利用率。
关键词数控加工在线检测探头在高速动车组生产中，所有大型关键部件最终加工都要由数控加工中心完成。
经统计，在数控加工过程中，有1/3至1/2的时间被工件的装夹找正及刀具尺寸的辅助测量时间所占去。
在传统的工件装夹过程中，先由操作者采用百分表及芯棒找出工件基准的位置，然后手工把相关数据输入到数控系统里面，以设定工件的坐标系。
这种人工测量方法较适用于尺寸小、批量较大、外形规则、价值不高的的小件生产。
但对于动辄几百个测量点的大型关键组焊件（如侧墙、地板、底架前端、车顶等）、变形较大的长直型材（如底架边梁）等工件的加工来说，人工测量方法测量点少、无法精确测量工件特征、效率低下、出错机率大等缺点就凸现出来，根本无法满足产品加工和质量要求。
经过不断尝试，应用数控机床自动在线检测系统解决了这个难题。
它不仅缩短了工作循环时间，使测量效率发生了革命性的变化，同时提供了更全面的的测量数据，能够精确反映工件状态，尽早地发现加工中出现的任何误差，并尽快地将其修正，实现了对工件的精准切削，彻底避免了母材过切等加工缺陷，防止了质量问题的发生。
在线检测也称实时检测，是在加工的过程中实时对工件进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理。
它是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制，能够确保加工产品精度，提高数控机床效率，使得数控机床既是加工设备，又具备某些测量功能。
一.数控机床的在线检测系统硬件部分组成：(1)数控机床本体：数控机床本体是实现加工、在线检测的基础，其工作部件是实现机床所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。
(2)数控系统：我公司都是采用西门子840D数控系统，由数控及驱动单元，MMC,PLC模块三部分组成。
数控机床在线监测技术
数控机床在线监测技术本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March数控机床在线监测技术数控机床是现代高科技发展的产物，每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定、首件零件的检测、工序间检测及加工完毕检测等。
目前完成这些检测工作的主要手段有手工检测、离线检测和在线检测。
在线检测也称实时检测，是在加工的过程中实时对刀具进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理。
在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。
闭环在线检测的优点是：能够保证数控机床精度，扩大数控机床功能，改善数控机床性能，提高数控机床效率。
一、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；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中，系统结构如图1所示。
图1 计算机辅助在线检测系统组成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：(1)机床本体机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。
(2)数控系统目前数控机床一般都采用CNC数控系统，其主要特点是输入存储、数控加工、插补运算以及机床各种控制功能都通过程序来实现。
计算机与其他装置之间可通过接口设备联接，当控制对象或功能改变时，只需改变软件和接口。
CNC系统一般由中央处理存储器和输入输出接口组成，中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。
(3)伺服系统伺服系统是数控机床的重要组成部分，用以实现数控机床的进给位置伺服控制和主轴转速(或位置)伺服控制。
伺服系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。
(4)测量系统测量系统有接触触发式测头、信号传输系统和数据采集系统组成，是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。
数控机床切削参数的在线监测与调整
数控机床切削参数的在线监测与调整数控机床是一种自动化程度高、灵活性强的现代化切削设备，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车和家电等行业。
在数控机床加工过程中，切削参数的选择和调整是保证零件加工质量和生产效率的关键因素之一。
然而，由于切削参数的多样性和复杂性，使得传统的人工调整方法变得困难和耗时。
因此，在线监测和自动调整数控机床切削参数成为现代制造业中的一个重要研究课题。
数控机床切削参数的在线监测和调整有助于实时监测加工过程中的切削参数，及时发现并修正可能导致加工缺陷的问题。
通过使用传感器和在线监测系统，可以实时测量和监控切削力、切削温度、刀具磨损等参数。
这些数据可以反馈给控制系统，通过自动化算法进行实时分析，以便调整切削参数并实现最佳加工效果。
在线监测系统可以通过实时采集和处理切削参数数据，快速识别切削过程中出现的问题。
例如，当切削力超过设定阈值时，系统可以自动调整切削速度或进给速度，以避免刀具断裂或加工质量下降。
当刀具磨损达到一定程度时，系统可以自动替换刀具或调整切削条件，确保加工精度和表面质量。
通过在线监测和调整，数控机床可以实现自动化生产，提高加工效率和产品质量。
在实际应用中，数控机床切削参数的在线监测和调整需要综合考虑多个因素。
首先，选用合适的传感器进行数据采集，确保数据的准确性和可靠性。
其次，建立切削参数与加工质量之间的关联模型，通过数据分析和算法优化，确定最佳的切削参数组合。
同时，结合实际生产需求和工艺要求，制定适当的切削策略，实现优化加工。
最后，在线监测和自动调整系统应具备良好的稳定性和可靠性，以确保系统的实时性和准确性。
数控机床切削参数的在线监测和调整在提高生产效率和产品质量方面具有重要意义。
通过实时监测和调整切削参数，可以避免由于材料、刀具磨损等因素引起的加工缺陷和质量问题。
同时，通过自动化调整切削参数，可以减少人工操作和干预，提高生产效率和生产线的稳定性。
此外，在线监测和调整系统还可以实现生产数据的采集和分析，为生产管理提供科学依据和决策支持。
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。
数控加工在线检测技术及应用
数控加工在线检测技术及应用作者：刘渊伟来源：《中国科技博览》2019年第08期[摘要]数控机床在线检测技术，实现了在线检测与加工两个过程的紧密结合，是最理想的在线检测技术应用之一。
在线检测技术的应用有利于保证零部件的加工精度和生产效率，切实保证生产零部件的质量。
本文探讨了数控加工在线检测技术及应用。
[关键词]数控加工；在线检测；应用中图分类号：E1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）08-0241-01在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。
在线检测技术作为众多先进制造技术之一，其快速发展与广泛应用有助于我国装备制造业水平的整体提升。
数控机床是当前我国装备制造业领域最重要的生产工具，其被广泛应用于机械零部件的生产。
将在线检测技术应用于基于数控机床的机械零部件生产过程中，对于切实保证机械零部件的生产质量，促进我国装备制造业的健康发展具有重要意义。
1.数控加工在线检测技术机械加工零部件主要有数控机床在线检测、离线检测以及手工检测三种检测方式。
传统的零件测量方法常常采用离线测量。
需把被测零件从加工设备转移到测量设备上，有时在一个加工过程中甚至需要几个来回，使检测工件的费用，超过了工件的加工费用。
因此通过使用在线测量来代替离线测量，使得在线检测的效率和精确度得到保证的条件下，使质量检测过程更靠近加工过程，从而保证了工件从加工设备上卸下的时候就是合格品.在线检测也称为实时检测，是在数控加工中心工件加工的过程中实时对刀具进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理的一种检测方式。
在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。
在线检测在加工中心的刀库里装上检测测头，当需要检测时，从刀库里切换测头进行检测，根据检测结果，进一步加工工件。
加工中心在加工具有复杂空间曲面的产品方面有着明显优势。
数控机床在线检测技术，实现了在线检测与加工两个过程的紧密结合，是最理想的在线检测技术应用之一。
数控系统中在线测量技术的应用
更好地保证加 工质 量，促进加 工测量一体化的 发展 。
ＮＣ在线测量技术 的应用优势 ： （１）杜 绝 ＣＮＣ机 床 因两 次 装夹 工件 进
行修 复造成 的浪 费。 （２）彻 底杜 绝 废 品，实 现 ＣＮＣ加工 下
线 前 的 １００％ 检 测 。 （３）将批量 生产的首件 加工 、对 刀、程
自动化控 制 ● Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ
数控系统 中在线测量技术 的应 用
文 ／马 长辉
在线 测量 ，简 而言之 是 加工 与测 量在 同
除此 之外 ，测头 的 半径 误差 也是 一个 主
文章介 绍 了传统 测量局 限性 ， 在 线 测量技 术 应用 及在 线 测量误 差 来 源及误 差 分析 ，在 线测 量技 术将受到越 来越 广泛应 用。
发展 ．高精度 、复杂 大型零件的加工与精度评 ２．２ 测 量 过 程 价成为业 内关注 的突出问题，通常这类工件产
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 ，
品需经过多次 的加工一测量一修 整，才能满足 设计要求 。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 。尽 可能地 在一台加工中心上 利用一次装卡完成全 部或 大部分的加工任务， 以保证工件位置精度 ，提 高生产 效率成为业 内 共识。加之人们对工件加 工的高精度、高效率 的不 断追 求 ，ＣＮＣ在 线测 量技 术在 加工 制造 中受到越来越广泛 的应用 。
动测量 ，避免 了由于多次装夹而 引起的误差 ，
在线 检测 系统 是利 用测 头与 待测 物体 的
数控加工在线检测技术的探究
数控加工在线检测技术的探究作者：禤炜华来源：《科技资讯》 2014年第13期禤炜华(广东省广州市机电高级技工学校广东广州 510370)摘要:科学技术带动制造业蓬勃发展起来。
在提高劳动生产率的同时,还要以高质量产品赢得市场竞争优势,同时还要降低投入成本。
数控机床作为制造业的加工母机,属于是高精度的自动化控制设备,在加工零件过程中能实现在线检测功能,不但省时省力,而且还提高了加工效率,具有广泛的应用价值。
本论文针对数控加工在线检测技术的应用进行探究。
关键词:数控加工在线检测技术加工精度中图分类号:TH165 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)05(a)-0035-02在加工制造业中,对于零件的加工,无论是加工的过程,还是加工完成后的质量和性能,都需要经历大量的检测工作。
目前对于加工零件的检测,诸如夹具和零件的装卡、找正,测定零件编程原点、检测首件零件以及零件加工工序间以及加工完毕后的检测等等,还是以手工检测为主,检测效率非常低。
特别是对于大型结构件的检测,由于是在加工的过程中进行实时监测的,如果使用离线检测技术,就很难避免误差的产生,导致零件加工完成后,由于超差而报废。
引进数控加工的在线监测技术,不但可以对于加工零件实时监测,弥补了手工检测以及离线检测所存在的不足,而且还提高了加工精度,符合先进制造技术未来发展的要求。
1 数控机床在线检测系统的构成数控机床的在线检测系统根据是否选择使用计算机辅助,可以分为两种,即免去计算机辅助,直接将基本宏程序调用；开启计算机辅助编程系统,检测程序生成后,自行开发宏程序库,将各种数据信息传输到数控系统当中。
计算机辅助在线监测系统见图1,其运行程序见图2。
通过对于图1的解读,可以明确,数控机床的在线检测系统是由硬件和软件两个部分所构成,其中的硬件部分包括机床本体、数控装置、伺服系统、测量系统；软件部分是指计算机软件系统。
1.1 机床本体机床本体的工作部件是所必需的基本部件的实现,作为加工和监测的基础性环节,其受到传动部件精度的影响。
数控机床加工质量的在线监测与控制方法研究
数控机床加工质量的在线监测与控制方法研究数控机床是现代工业中不可或缺的关键设备，它的加工质量直接影响着产品的质量和性能。
传统的加工质量检测方法通常是离线进行的，即在零部件加工完成后，再进行质量检测。
然而，这种方法存在一定的局限性，因为它无法及时发现和解决加工中的问题，导致加工质量无法得到有效控制，从而给企业带来一系列的后果和损失。
因此，研究数控机床加工质量的在线监测与控制方法，对提高加工质量，降低成本，提升企业竞争力具有重要意义。
一、数控机床加工质量的在线监测技术为了实现数控机床加工质量的在线监测与控制，需要依靠一系列的技术手段。
其中，最主要的技术是传感器技术和数据采集技术。
1. 传感器技术传感器技术是实现数控机床加工质量在线监测的基础。
通过在数控机床上安装各种传感器，可以实时、准确地获取加工过程中的各种参数信息，如温度、压力、振动等。
这些参数信息可以直接反映出加工过程的状态和可能存在的问题，为及时调整和干预提供了依据。
2. 数据采集技术传感器获取到的参数信息需要通过数据采集技术进行采集和处理。
在数控机床加工过程中，产生的数据量很大，而且数据种类繁多。
因此，如何高效地采集和处理这些数据是一个亟待解决的问题。
目前，常用的数据采集技术包括数据挖掘、数据融合、数据处理等。
二、数控机床加工质量在线监测方法的研究进展目前，国内外学者们对数控机床加工质量的在线监测与控制方法进行了广泛的研究，取得了一系列的成果。
以下将介绍其中的几种方法。
1. 基于模型的方法基于模型的方法是一种常见的数控机床加工质量在线监测方法。
该方法通过建立数学模型，模拟和预测加工过程中的各种参数和状态，从而实现对加工质量的在线监测。
这种方法的优点是操作简单、计算量小、精度高，但缺点是对加工过程的实时性要求较高。
2. 基于数据驱动的方法基于数据驱动的方法是近年来兴起的一种数控机床加工质量在线监测方法。
该方法是通过对大量历史数据进行分析和挖掘，建立加工过程与加工质量之间的关系模型，从而实现对加工质量的在线监测和控制。
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）
数控机床在线检测关键技术研究
数控机床在线检测关键技术研究作者：曹著明贾俊良郭家田来源：《职业·中旬》2016年第05期摘要：在线检测是当今先进制造技术的有效手段之一。
本文介绍了当今先进的制造技术及在线检测技术在工业体系中的发展情况，描述了在线检测的定义、结构、工作原理及其发展趋势。
随着智能制造技术的普及，在线检测技术作为加工制造中的检测、反馈手段，将在制造业中起着越来越重要的作用，它将有效地推动当今装备制造业的发展，为经济社会的发展提供动力。
关键词：数控机床在线检测制造技术随着科学技术的发展，尤其是通信技术、计算机技术、自动控制技术的高速发展，工业信息化水平的提高使得产品的生产周期大大缩短。
装备制造业作为一个跨学科、多领域的产业，在国民经济的发展中起着至关重要的作用。
装备制造业要求相关设备具有高效、高精度、智能化、开放性以及适应性等特点，特别是中国制造2025的实施，表明国家已高度重视制造业的产业升级，来提高社会的生产力，推动社会的可持续发展。
在先进制造技术中，在线检测系统是其中重要的组成部分，它的发展有利于提升整个装备制造业的水平。
在装备制造业中，对于核心零部件的加工精度要求高效、高精度，这就要求在加工过程中对零件进行在线检测来提高零件的精度和效率，保证加工质量和效率。
在线检测技术在装备制造业中起着不可替代的作用，它的快速、优质的发展会使装备制造产业得到更好、更快的发展。
因此，开展数控机床的在线检测研究能有效提升整个国家工业现代化水平。
一、在线检测技术如今检测加工零件的工作主要方式有手工检测、离线检测、数控加工在线检测三种。
数控机床在线检测技术指的是将触发式检测触头安装到数控加工中心的刀具库中，同时将检测触头所安装的刀具位置号设定为特殊的刀具位置号码。
数控机床主轴的旋转不影响检测触头，当数控机床的控制系统发出实施检测工作命令时，数控机床就会将检测触头从刀具库中调出，并控制其按照已设计的检测路径（数控程序）进行零件的检测。
数控加工中心在线检测系统的组成及其检测原理
数控加工中心在线检测系统的组成及其检测原理数控加工中心的加工特点是适合大批量工件的精细化加工，在加工时有大量的检测需要完成，包括夹具和工件的装卡、找正、工件编程原点的测定、首件零件的精度检测、工序间检测以及工件加工完成最终的工件检测等。
目前完成这些检测工作的主要方法有手工检测、离线检测和在线检测三种。
其中手动检测和离线检测，需要将工件移植到平台或者三坐标测量机进行检测，这就涉及工件二次装夹定位的问题，使得工件最终的加工结果和测量结果的一致性较差，而且多次装夹将严重影响数控加工中心的加工效率，因此传统的测量方法已不适应现在高精、高效的加工方式，取而代之的是在线检测。
在线检测也称为实时检测，是在数控加工中心工件加工的过程中实时对刀具进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理的一种检测方式。
在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。
具体我们来看一下。
一、数控加工中心在线检测系统的组成简单来说，数控加工中心在线检测系统由软件和硬件组成。
类似于数控加工系统，其硬件部分通常由机床设备、数控系统、伺服系统、测头系统以及计算机辅助系统等组成；软件部分则是利用二次开发技术，实现类似于数控加工编程的在线测量编程，得到驱动数控加工中心实现测量的CNC代码。
1、机床设备机床设备是实现工件加工和检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的进给传动部件的定位精度直接影响着工件最终的加工精度和检测的精度。
2、伺服控制系统伺服控制系统是数控加工中心的重要组成部分，用以实现机床高精度的进给和定位，该装置在CNC数控系统的控制下可以实现多轴联动加工，进而实现复杂曲面和异形轮廓面工件的加工。
伺服控制系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量的主要因素。
3、数控系统CNC数控系统是数控加工中心的标准配置，其主要特点是输入存储、数控加工、插补运算以及机床各种控制功能，都是在该装置的控制下通过执行工件的加工程序来实现的。
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数控机床在线检测技术
发表时间：2005-12-29 张晓峰来源：《CAD/CAM与制造业信息化》
关键字：数控技术机床在线检测
本文对数控加工在线检测系统的组成、工作原理、编程方式及仿真等方面进行了简要介绍。
文章中的许多内容都是些概要性的解释，对大家了解该领域的技术内容很有帮助。
数控机床是现代高科技发展的产物，每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定、首件零件的检测、工序间检测及加工完毕检测等。
目前完成这些检测工作的主要手段有手工检测、离线检测和在线检测。
在线检测也称实时检测，是在加工的过程中实时对刀具进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理。
在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。
闭环在线检测的优点是：能够保证数控机床精度，扩大数控机床功能，改善数控机床性能，提高数控机床效率。
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；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中，系统结构如图1所示。
图1 计算机辅助在线检测系统组成
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：
(1) 机床本体
机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。
(2) 数控系统
目前数控机床一般都采用CNC数控系统，其主要特点是输入存储、数控加工、插补运算以及机床各种控制功能都通过程序来实现。
计算机与其他装置之间可通过接口设备联接，当控制对象或功能改变时，只需改变软件和接口。
CNC系统一般由中央处理存储器和输入输出接口组成，中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。
(3) 伺服系统
伺服系统是数控机床的重要组成部分，用以实现数控机床的进给位置伺服控制和主轴转速(或位置)伺服控制。
伺服系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。
(4) 测量系统
测量系统有接触触发式测头、信号传输系统和数据采集系统组成，是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。
其中关键部件为测头，使用测头可在加工过程中进行尺寸测量，根据测量结果自动修改加工程序，改善加工精度，使得数控机床既是加工设备，又兼具测量机的某种功能。
目前常用的雷尼绍测头，是英国雷尼绍公司的产品，如图2所示。
它们用于数控车床、加工中心，数控磨床、专机等大多数数控机床上。
测头按功能可分为工件检测测头和刀具测头；按信号传输方式可分为硬线连接式、感应式、光学式和无线电式；按接触形式可分为接触测量和非接触测量。
用户可根据机床的具体型号选择合适的配置。
图2 雷尼绍RMP60无线电式测头
(5) 计算机系统
在线检测系统利用计算机进行测量数据的采集和处理、检测数控程序的生成、检测过程的仿真及与数控机床通信等功能。
在线检测系统考虑到运行目前流行的Windows和
CAD/CAM/CAPP/CAM以及VC++等软件，以及减少测量结果的分析和计算时间，一般采用Pentium级别以上的计算机。
2、数控机床在线检测的工作原理
实现数控机床的在线检测时，首先要在计算机辅助编程系统上自动生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，通过G31跳步指令，使测头按程序规定路径运动，当测球接触工件时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口将触发信号传到转换器，并将触发信号转换后传给机床的控制系统，该点的坐标被记录下来。
信号被接收后，机床停止运动，测量点的坐标通过通信接口传回计算机，然后进行下一个测量动作。
上位机通过监测CNC系统返回的测量值，可对系统测量结果进行计算补偿及可视化等各项数据处理工作。
测量典型几何形状时检测路径的步骤为：
1. 确定零件的待测形状特征几何要素；
2. 确定零件的待测精度特征；
3. 根据测量的形状特征几何要素和精度特征，确定检测点数及分布；
4. 根据测点数及分布形式建立数学计算公式；
5. 确定检测零件的工件坐标系；
6. 根据检测条件确定检测路径。
3、数控机床在线检测编程
在线检测技术的关键主要体现在检测程序的编制上，检侧程序编制质量的优劣直接影响到检测效果。
目前检测软件有商业化软件和自主开发的软件。
商业化软件如英国DELCAM 公司新版本的PowerInspect，是一款开放的检测软件，不受测量设备的限制，既可以在线检测，也可以脱机检测。
不仅提供在线检测的功能，还能够在检测前针对读取的CAD模型进行检测路径的编程工作，并进行检测的仿真。
随后可以把编制好的程序传输给CNC检测设备，进行自动检测。
又如雷尼绍公司基于PC机的在机检测软件OMV（on machine verification），该软件专为数控机床配用系统而编写，主要应用于：根据原始CAD数据，检测样件、复杂零件及大型零件、多工序零件以及模具。
自主开发软件的编程方式有：基于C、C++、VC++、VB、Delphi开发平台的在线检测编程和基于CAD开发平台的在线检测编程。
基于VC++ 语言的在线检测编程结构框图如图3所示。
图3 基于VC++ 语言的在线检测系统结构框图
检测部分主要模块的功能如下：
(1) 测量主程序自动生成模块：主要完成零件待测信息的输入，生成检测主程序。
(2) 误差补偿模块：对测量过程中所产生的误差进行补偿，提高测量精度。
(3) 通信模块：完成主程序与被调用宏程序的发送及测量点坐标信息的接收。
(4) 测量宏程序模块：实现宏程序的管理和内部调用。
主模块要实现对宏程序的查找、增添、修改及删除等操作。
(5) 数据处理模块：对测量点坐标进行补偿，完成各种尺寸及精度计算。
通过打开测量结果数据文件，获得测量点坐标信息，经过相应的运算过程最终得到所测值。
基于CAD开发平台的在线检测自动编程是采用AutoCAD作为系统集成开发平台，并采用ObjectARY作为二次开发工具，开发该系统可弥补CAD/CAM系统所欠缺的功能，实现检测程序的图形化编制，即CAD在线检测。
4、数控机床在线检测系统仿真
目前数控机床在线检测借鉴于CAD/ CAM技术的发展思路可开发相应的在线检测仿真系统。
仿真系统以图形化的方式再现数控机床在线检测过程，可形象直观地对检测路径规划进行检查，提前发现宏程序编制中的错误，以避免在真实检测过程中对在线检测系统所造成的破坏。
以VC++作为系统开发工具，OpenGL 作为三维场景开发工具，按照面向对象的程序设计思想开发数控机床在线检测仿真系统的过程是：
(1) 虚拟检测环境的建立
采用OpenGL 标准进行图形处理工作。
OpenGL 是一个图形硬件的软件接口，利用它可进行几何建模、图形变换、渲染、光照、材质等多种操作，大部分对于图形的底层处理工作都由一些专门的函数来处理。
(2) 检测信息的提取
在线检测仿真系统，必须在仿真过程中，如实地反映测量宏程序的每一条语句，即利用测量宏程序驱动检测仿真过程的进程。
因而该仿真系统应具备完整的检测信息提取能力，能实现对测量程序的语法检查，能实现相关的计算与判断，最为重要的是能够提取出测头的运动轨迹，以驱动测头的检测仿真。
(3) 虚拟测头的驱动
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，因而检测仿真必须逼真的再现这一过程，这也是整个仿真系统的核心问题。
为保证测头可靠地撞击上待测物体，应使测头检测运动的最远行程大于测头到实际接触点位置的距离，即实际接触点位于测量起始点与测头最远行程点之间的直线段上。
5、结束语
将检测技术融于数控加工的内容之中，采用在线测量的方式，能使操作者及时发现工件存在的问题，并反馈给数控系统。
据抽样调查，目前我国因产品质量问题，如废品、次品、返修品等，所造成的经济损失约为产值的10%～15% ，而在线测量技术应用于数控系统，其最直接的经济效益就在在于既节省了工时又提高了测量精度。
而且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。
可以预见，在线测量技术在数控机床中的应用未来具有广阔的前景。