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數(shù)字化設計-加工-測量一體化的閉環(huán)制造模式，是加工具有高幾何精度、高物理性能要求的復雜零件的重要手段^[1]。“在機測量(On-machinemeasurement)"作為這一*制造模式的重要使能技術(shù)，將精密測量及儀器技術(shù)融入到數(shù)控加工過程中，實時反饋、處理加工工件的工藝信息，使測量與加工緊密結(jié)合，實現(xiàn)了制造過程的智能化、高精密化和高效化[^2]。由于無須將工件從加工中心搬至測量設備，避免了因工藝基準不重合造成的誤差，保證了加工精度，縮短了輔助時間，降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)力。

研究適合機械制造在機測量的快速高效、抗*力強、高可靠性的測量技術(shù)，是機械測量學科重要科技問題及發(fā)展趨勢[^3]。當前，在機測量技術(shù)的研究主要集中在以下三個方面。

(1) 針對特定工件或加工中心建立在機測量系統(tǒng)。高峰等提出了利用數(shù)控成形砂輪磨齒機高精度數(shù)控軸實現(xiàn)齒輪精度檢測的在機測量方法；陳岳坪^[6]研究了復雜曲面的在線測量，提出一種新的基于空間統(tǒng)計分析的誤差補償方法；SAZEDUR等^[7]針對非球面廓形建立了在機測量系統(tǒng)，以提高光學元件的磨削精度；王志永等提出了基于展成原理的螺旋錐齒輪的在機測量方法。然而，上述這些研究都是針對特定幾何特征零件建立在機測量系統(tǒng)，并沒有提供一種能夠適用于任意工件、任意結(jié)構(gòu)加工中心的測量方案設計方法，應用范圍有限。

(2) 在機測量過程的誤差分析與補償。高峰等提出了一種基于誤差隔離的觸發(fā)式測頭預行程標定方法，標定了測頭在實際工況下的預行程^[94'王立成等^[11]提出了自動調(diào)整測頭偏心的方法,并用標定球?qū)y頭的實際作用半徑進行了校準，研究了基廠?莊線標定和雙線性插值技術(shù)的逐點測頭半徑補償方法；WOZNIAK等[^12]研發(fā)了一種測量過程中測頭觸發(fā)力的檢測裝置；JANKOWSKI M等^[13]提出了一種基于半球形標定體的觸發(fā)行程檢定方法；上述這些方法都是一種被動的精度保證方法，即先檢測誤差再補償誤差，無法實現(xiàn)對測量誤差的主動溯源和規(guī)避。更為科學的方法是：首先評價各測量方案的 ^[1]
精度水平，選取測量精度高的方案，在此基礎(chǔ)上再進行測量誤差的辨識與補償，終獲得高的測量精度。

(3) 應用在機測量技術(shù)進行數(shù)控加工中心綜合精度的辨識。CHEN等[^14]應用在機測量技術(shù)對硬質(zhì)合金非球面構(gòu)型磨削過程進行了精度補償；IBARAKI等^[15_17]應用在機測量技術(shù)辨識了五軸數(shù)控加工中心的綜合精度。這些研究屬于在機測量技術(shù)的擴展應用。

綜合當前的各類文獻，鮮見對能夠滿足任意結(jié)構(gòu)數(shù)控加工中心、任意工件幾何特征測量的在機測量方案的創(chuàng)成方法的相關(guān)研究、。工件的加工精度在機測量，就是通過加工中心伺服系統(tǒng)控制各軸運動實現(xiàn)測頭與工件之間的相對運動，將標準特征映射到被測特征上，通過分析測頭示值的變化，終得到測量結(jié)果。由于多軸數(shù)控加工中心所擁有的伺服軸數(shù)往往多于完成在機測量運動所需的伺服軸數(shù)，導致一個測量任務存在多個與之對應的伺服運動控制方案。并且，考慮到數(shù)控加工中心不可避免地存在幾何及運動誤差，而這些誤差會“復制到"測量數(shù)據(jù)中，嚴重影響在機測量的精度。因此，如何科學合理地確定的測量方案以保證在機測量的高精度、高效率，是亟待解決的問題。目前的測量方案設計方法多是基于經(jīng)驗類比或直覺感官選定伺服運動方案，缺乏理論支撐，造成測量方案單一，局限性較為嚴重，無法有效發(fā)揮并充分運用加工中心的運動及精度潛能，更不利于在機測量誤差的分析、溯源、辨識及補償。

針對上述問題，本文提出了一種基于加工中心結(jié)構(gòu)并面向測量任務的在機測量運動方案創(chuàng)成方法：首先，建立被測特征與加工中心伺服運動之間的函數(shù)關(guān)系；而后，求解該方程，獲得所有測量運動方案；在此基礎(chǔ)上，對所有方案進行功能篩查和性能評價，終確定的測量方案。

1創(chuàng)成方法

在機測量時，測頭的運動軌跡就是工件的被測特征。測量方案創(chuàng)成，旨在建立加工中心運動功能與被測特征之間的映射關(guān)系，找出能夠生成被測特征的所有伺服運動方案，并依據(jù)各方案的測量范圍及性能，確定方案。其具體過程，如圖1所示，分為三個階段：①測量要素解析；②測量方案解析；③測量方案評價。

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結(jié)束語：

(|)提出了一種基于加工中心結(jié)構(gòu)并面向測量任務的在機測量運動方案創(chuàng)成方法。通過解析導獲得所有可能的測量運動方案。該方法可應用于任何結(jié)構(gòu)數(shù)控加工中心在機測量方案的確定。

(2) 提出了在機測量方案性能評價的準則，分別是：參與伺服軸原則，重心偏移原則及

度基準短原則。

(3) 應用本文方法，以某五軸數(shù)控成形砂輪磨齒機齒形偏差在機測量為，進行了測量方案的創(chuàng)成，確定了的在機測量方案。

(4) 應用本文方法確定的測量方案，進行了齒形偏差在機測量試驗。在機測量結(jié)果與KLINGELNBERG P100齒輪測量中心上的計量結(jié)果有高的一致性。試驗證明，本文方法快速、有效。