现阶段，测量技术在得到不断的发展后，被运用于数控机械加工领域中，不仅有效地提升了测量结果的精确性，还能有效地规避加工精准度不达标而产生的二次加工问题。显然，测量技术的特点具有可操控性、精准度高等，在数控机械加工领域中运用测量技术，可为数控加工行业带来一定的经济效益。因此，针对在机测量技术展开分析，合理地将其运用到数控机械加工的各个环节之中承担技术后盾的作用，从而引领数控加工行业走出一条数字化、智能化发展的道路。
一、在机测量技术的工作原理
在机测量技术主要是借助测量工具，使用测量技术或者构建测量系统，针对机床硬件加工的情况开展实时的测量，结合被测产品坐标能对产品集合的特征进行判断，进而在为之后的加工工艺提供一定的参考价值。
在机测量技术使用时，测头的位置朝向机床位置移动，在移动过程中所加工的产品会与测头接触，在等到一段时间后，测头内部的触点便会出现脱开的情况。这时测头借助无线电通过接收器的传播，将所获取的信号发送到机床，机床在收到指令后，会在第一时间内停止运行、跳转运行、保持运行等。并且，机床中还会将所记录的一些坐标值、坐标系、相关数据等传送到系统中，系统进行保存和管理。其中在传输过程中，程序会通过所增设的 RS232 串口进行数据的识别、传输等，进而结合程序中提到的要求，对所加工的产品进行测量。RS232 串口起到了辅助的功效，可在完成数控系统的任务中将坐标的数据进行传输，测量软件中获取相应数据。这些数据再根据该软件中的分类储量点以及计算误差补偿，详细记录用户所需要的结果报告，进而为后续工作提供指导和参考。以下针对在线测量技术进行了分析(如图 1)。
二、在机测量技术在数控机械加工中的应用对策
探测信号的应用，测量航空工件
数控系统测量功能的实现，离不开信号端口的建设。在机测量技术应用时需要以信号端口为依托，开放信号端口，使其测量功能实现最大化。数控系统、测量设备端口的兼容性，一定程度上促使测量设备的精度相对较高，这也是传感器应用的最大特点。例如，一旦测量功能发出之后，机床就能对发出的信号进行获取，进而第一时间对信号要求进行掌控，并进行规范化的执行和测量工作。检测的程序在制定时，质检中心要与提供的材料进行保持联系，辅助在机测量技术开展自动化的计算，创建参数矩阵。在得出一些数据后进行删选，并针对影响因子最大的项作为关注的重点，形成可供参考的加工要点。
检测程序中可进行多项工作，使用多种方法，这些方法包括中心均值法、平面内三等，构成了该程序的主要应用功能。例如，针对圆角工件(加工参数为 80mm×100mm)开展检测时，会结合顺序移动的情况，对每个检测点进行检测，保存检测的结果，再结合自动化的计算设备或者系统将角度进行旋转，严格对系统中的命令进行执行。而执行指令的发出会与系统中的检测系统进行碰撞，协调相关的信息，进而对出现的偏差进行及时纠正和输出。对于圆角工件而言，圆角工件的轮廓可以判断出角的位置，例如，做好轮廓分析可以采用倒角的方式，夹具也在工作流程的指导下被有效地固定，其最后的结果就是产生了一定的偏差，这些偏差主要体现在角度上和中心的偏移距离上。对于每个要探测的点，结合其数量情况构建坐标。需要引起注意的是每次的测量，其检测程序都最终归于初始化的状态，通过观看其移动的情况，保留每个检测点的检测结果;角度确定时，需要结合计算机设备进行严密的计算。
补偿程序的设计和运用，解决批量作业误差
补偿程序的设计和运用对于保障各项数据的一致性、精确度高等具有一定的优势。例如，批量加工作业之中，技术人员采用了刀具半径补偿的方式，这一方式运用后起到的效果为：测头进行自动的测量时，其尺寸会产生一定的偏差，针对这一情况，适当的运用补偿措施，可使产品设计的尺寸与实际生产出来的尺寸差距较小，数据能够均在一个水平面上。再进行对数控机床刀具进行测量时，会利用试切法的方式，即借助机外测量功能实现刀仪器的测量。相对于手工测量而言，这种方式虽然很常见，但是其烦琐的工作，将会大大降低工作的效率，还会对最终的测量结果产生一定的偏差。因此，为了克服以上出现的问题，一些学者提到刀具在加工过程中进行测量，其可以根据结果的差值判断出的刀磨损的问题，主要依据为相邻测量结果。而机床的探测系统在运用过程中，主要针对的是现有程序可能对后续加工流程进行的测量，在产生一定的尺寸偏差时应用轮廓补偿程序，通过机床的探测系统使得整个实验结果更具可靠性、针对性。
对于一些普通的机床而言，其仿型功能难以得到充分的体现，例如，仿型过程中会产生很多的代码、复杂的编码等，编程过程中结合产品的特征，完成探测，做出最终的判断依据，即反映出了倒角路径轮廓的情况，在进行补偿轮廓时，可以对探点位置进行明确，再对角的尺寸进行确定。因此，探测工作尤为重要，能够保障所探测位置出现的较大偏差，无法为后续的加工工作提供支持。
轮廓点上的探点，其在编号时需按照连续编号的方式。系统中对探点进行识别，确定探点位置。这样的方式可以有效避免编码出现混乱、缺少的问题。在系统的辅助下可以在最快的速度之下将轮廓补偿的情况进行识别，并做出报警信息，只有这样，管理人员才能结合轮廓补偿的情况，能对加工现场所出现的各种情况有更深的理解和判断。因此，在之后的测量过程中，还应对针对轮廓所对应的参考曲线进行探索，这一曲线所展现出的探点离散情况、覆盖范围内形成的一条曲线等，这些都可用作参考曲线。加工产品过程中，对于所出现的小概率事件，即加工程序、初始路径出现了重合的情况，在这一情况下，技术人员可灵活使用调试法针对加工情况进行调试，待到其结束之后程序就会进行重新的编写。
叶片工序间加工余量优化分配
本文主要结合航空叶片工序间加工余量进行的优化和分配，选用在机测量软件，其功能需求满足了以下几点。
(1)三维模型导入和显示模块的运用。该模块中的数据格式文件具有国际标准数据交换格式，其格式名称为：STEP 和 IGS，这些数据格式文件可用于导入。在运用这一模块时，可使用 OpenCASCADE 进行数据的转换，并能将相关函数进行显示。
(2)三维测量点选取与测量路径规划模块的建立。在进行三维模型的建立时，可对待测零件做好几何拓扑处理。经过处理后在机测量点会显示出来，然后进行测量路径的规划。OpenCASCADE 中的几何拓扑处理中所体现函数类型。
(3)在机测量综合误差补偿模块，建立误差数学模型。
(4)在机测量报告的输出模块。数据得出后应根据规定的格式规范输出相关数据。
针对三维测量点和测量路径规划模块的构建
航空发动机叶片表现所展现出的几何特征为：曲率、扭转角呈现的状态为不断变化的状态;平均曲率较大主要体现在前缘和后缘;平均曲率较小的体现在盆地和后缘的位置。通过对这些地方进行检测点的设置，能够大幅提升航空发动机叶片的测量精度，也会影响之后的加工效率。接触式的在机测量，进行精度评价时会根据检测点中所获取的自由曲面上的各个坐标方向进行评价，对于离散的测量点，CAD 重造自由曲面，取代几何体。曲面在重造后达到一定的精确值，可对制造曲面中的测量点重建曲面，精确表示出物理制造曲面，再比较采样点生成的曲面、设计模型等，能对相关曲面产生的参数进行评估。例如，曲面的峰谷高度误差、曲面的均方根高度误差，对加工曲面的公差进行验证，并及时了解加工曲面的误差分布。当自由曲面中确定测量多个精确点后，在机检测的质量相对较高。但是，针对表面上的点的进行检测，会造成较大的经济损失。针对这一情况，可使用在机测量技术，应用在机测量采样点的对策，将自由曲面上结合实际的情况合理布置采样点，从而在达到降低测量成本、缩短测量时间的基础上保障重建的制造曲面精度满足条件。
叶片加工余量的优化分配
本研究中主要使用 PCA+ 改进 ICP+SQP 方法对叶片工序之间加工产生的余量进行了分配和优化，将采用这一方法能对产生的余粮误差进行补充和消除。借助 SQP 方法准确计算出带约束的余量问题，不仅使得求解的结果精度更高，还能提升余量求解的效率。例如，以某航空叶片在机测量为例，该案例中所使用的机床为五轴机床，通过构建逆运动学模型，求取机床运动学逆解，利用广义雅可比矩阵的方式和齐次变换求解，了解机床每一个轴的运动调整量，从而针对机床端加工余量的有效配置和优化。在进行仿真实验后，其结果显示：叶片半精加工之后，对叶片加工余量开展分配和优化，叶片半精加工后，其毛坯 MAE 和 RMSE 值相同，即为 0.1μm，在进行优化分配前，其值降低了 99.4% 和 99.8%。精加工后叶片轮廓误差控制在 1.2μm 左右，相比优化分配前其降低值为 99.8%。叶片的轮廓误差值为 160.45%，相比分配之前降低 78%。在了解其实验中产生的数据和仿真的数据，其具有较好的一致性，利用这一方法开展对叶片加工余量的检测、分配等，可以更好地进行叶片之后的加工工作，使得叶片在加工时，其精度得到不断的提高，还能借助这一方法，针对叶片加工开展全过程的管理和控制。
齿轮制造在机测量
在机测量技术不仅用于航空工件的测量、叶片的测量，还可以用于齿轮的测量。齿轮在机测量过程中主要用于对齿轮的尺寸测量、齿形检测和齿面质量评估。其中，齿轮的尺寸测量过程中通过使用光学原理，借助光学投影仪、激光测量和视觉系统开展实时的测量，测量屏幕上的图像能够将齿轮的齿廓曲线进行显示。通过测量软对齿轮齿廓曲线进行数据采集，这些数据包括齿距、齿顶高、齿底高。在计算齿轮的尺寸、几何特征和相对位置等参数时，可使用齿距(Pitch)=2πR/Z，其中 R 是齿轮的半径，Z 是齿轮的齿数;齿顶高(Addendum)=m×(1+x)，其中 m 是模数，x 是齿轮齿形修正系数等进行尺寸的计算，在最后的评估阶段，一旦出现齿轮尺寸、几何特征等与相关标准不符，那么就需要对其尺寸进行调整和修正。在机测量技术在应用时，同样还可以利用光学原理针对航空齿轮齿面的质量进行测量。例如：技术人员针对需要测试的齿轮放置到光学投影仪的底座上，保障齿轮与投影仪的光源垂直对齐。调整投影仪的焦距和放大倍数，将齿轮的齿面放大投射到屏幕上，并使用视觉系统对齿轮齿面所出现的磨损、裂纹、变形程度等进行图像处理计算，确定齿轮齿面是否出现一定的缺陷。
三、结语
航天航空领域中应用在机测量技术，其为推动航天事业的发展起到了一定的助力作用。本文研究在机测量技术具有一定的意义和作用。尤其是航天领域对于加工技术的精密度有着较高的要求，在机测量技术凭借其高精度、非接触、自动化优势，将在今后的一段时间内受到更多行业的认可，未来，在机测量技术也会使用得更加广泛，从而赋予数控技术智能化的功能。
参考文献略.