摘要：隨著數控技術水平的發展，對數控機床在線檢測要求越來越高。因此做好數控機床的在線檢測技術成為當務之重。本文主要對數控機床在線檢測系統的組成、工作原理、編程方式及仿真等方面進行了簡單介紹，對了解該領域的技術內容有很大幫助。
　　關鍵詞：數控機床在線檢測技術編程方式
　　數控機床是一種高精度、高效率的自動化設備，是制造業的加工母機。每當一批零件開始加工時，有大量的檢測需要完成，包括夾具和零件的裝卡、找正、零件編程原點的測定及加工過程中的工序間檢測和加工完畢檢測等。針對如何提高加工效率、編程質量、機床安全性、設備利用率和節約刀具成本等問題，研究出了數控機床在線檢測技術。在線檢測也稱實時檢測，是一種基于計算機自動控制的檢測技術，在加工的過程中實時對刀具進行檢測，其檢測過程由數控程序來控制，依據檢測的結果做出相應的處理。既保證了數控機床精度，擴大數控機床功能，又改善數控機床性能，提高數控機床加工效率。
　　1、數控機床在線檢測系統的組成
　　數控機床在線檢測系統分為兩種，一種為直接調用基本宏程序，而不用計算機輔助；另一種則要自己開發宏程序庫，借助于計算機輔助編程系統，隨時生成檢測程序，然后傳輸到數控系統中的結構。數控機床的在線檢測系統由機床系統和軟件系統組成。機床系統通常由以下幾部分組成：
　　（1）機床本體：機床本體是實現加工、檢測的基礎，其工作部件是實現所需基本運動的部件，它的傳動部件的精度直接影響著加工、檢測的精度。
　　（2）數控裝置：數控裝置是數控機床的核心。數控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工程序，經過數控裝置的邏輯電路或系統軟件進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機床各部分的工作，使其進行規定的有序運動和動作。
　　（3）伺服系統：伺服系統是數控機床的重要組成部分，用以實現機床移動部件（如工作臺）的位置和速度為控制量的系統。伺服系統的性能是決定機床加工精度、測量精度、表面質量和生產效率的主要因素。
　　（4）測量系統：測量系統有接觸觸發式測頭、信號傳輸系統和數據采集系統組成，是數控機床在線檢測系統的關鍵部分，直接影響著在線檢測的精度。其中關鍵部件為測頭，使用測頭可在加工過程中進行尺寸測量，根據測量結果自動修改加工程序，改善加工精度，使得數控機床既是加工設備，又兼具測量機的某種功能。
　　2、數控機床在線檢測的工作原理
　　實現數控機床的在線檢測時，首先要在計算機輔助編程系統上自動生成檢測主程序，將檢測主程序由通信接口傳輸給數控機床，通過G31跳步指令，使測頭按程序規定路徑運動，當測球接觸工件時發出觸發信號，通過測頭與數控系統的專用接口將觸發信號傳到轉換器，并將觸發信號轉換后傳給機床的控制系統，該點的坐標被記錄下來。信號被接收后，機床停止運動，測量點的坐標通過通信接口傳回計算機，然后進行下一個測量動作。上位機通過監測CNC系統返回的測量值，可對系統測量結果進行計算補償及可視化等各項數據處理工作。測量典型幾何形狀時檢測路徑的步驟為：
　　（1）確定零件的待測形狀特征幾何要素；
　　（2）確定零件的待測精度特征；
　　（3）根據測量的形狀特征幾何要素和精度特征，確定檢測點數及分布；
　　（4）根據測點數及分布形式建立數學計算公式；
　　（5）確定檢測零件的工件坐標系；
　　（6）根據檢測條件確定檢測路徑。
　　3、數控機床在線檢測編程
　　在線檢測技術的關鍵主要體現在檢測程序的編制上，檢側程序編制質量的優劣直接影響到檢測效果。目前檢測軟件有商業化軟件和自主開發的軟件。基于VB語言的在線檢測編程檢測部分主要模塊的功能如下：
　　（1）測量主程序自動生成模塊：主要完成零件待測信息的輸入，生成檢測主程序。
　　（2）誤差補償模塊：對測量過程中所產生的誤差進行補償，提高測量精度。
　　（3）通信模塊：完成主程序與被調用宏程序的發送及測量點坐標信息的接收。
　　（4）測量宏程序模塊：實現宏程序的管理和內部調用。主模塊要實現對宏程序的查找、增添、修改及刪除等操作。
　　（5）數據處理模塊：對測量點坐標進行補償，完成各種尺寸及精度計算。通過打開測量結果數據文件，獲得測量點坐標信息，經過相應的運算過程最終得到所測值。
　　4、數控機床在線檢測系統仿真
　　目前數控機床在線檢測借鑒于CAD/CAM技術的發展思路可開發相應的在線檢測仿真系統。以VC++作為系統開發工具，OpenGL作為三維場景開發工具，按照面向對象的程序設計思想開發數控機床在線檢測仿真系統的過程是：
　　（1）虛擬檢測環境的建立采用OpenGL標準進行圖形處理工作。OpenGL是一個圖形硬件的軟件接口，利用它可進行幾何建模、圖形變換、渲染、光照、材質等多種操作，大部分對于圖形的底層處理工作都由一些專門的函數來處理。
　　（2）檢測信息的提取在線檢測仿真系統，必須在仿真過程中，如實地反映測量宏程序的每一條語句，即利用測量宏程序驅動檢測仿真過程的進程。
　　（3）虛擬測頭的驅動在線檢測系統是利用測頭與待測物體的碰撞來確定接觸點的位置信息的，因而檢測仿真必須逼真的再現這一過程，這也是整個仿真系統的核心問題。為保證測頭可靠地撞擊上待測物體，應使測頭檢測運動的最遠行程大于測頭到實際接觸點位置的距離，即實際接觸點位于測量起始點與測頭最遠行程點之間的直線段上。
　　5、結束語
　　通過直接在數控機床上進行在線檢測，即能發現數控加工缺陷又能及時修補加工誤差，提高了加工效率，節約加工成本。因此，在線檢測技術在數控機床中具有廣闊的應用前景，是推動現代制造業發展的動力之一。
　　參考文獻：
　　[1]嵌入式智能壓力試驗機測控系統設計.閆亞峰，姚明海等.機電工程:2007（9）.
　　[2]基于LabVIEW的數控車床位置監測系統.黃梅，陶兆勝.機電工程.2007（6）.