针对现行圆柱度测量方法的局限性和存在的问题,提出一种基于面阵传感技术的圆柱度测量新方法———多孔径重叠扫描拼接测量。该方法以数字光栅条纹投射技术为单视角测量手段,利用多孔径重叠扫描拼接技术实现各个单视角面形数据的精确融合拼接,从而获得零件的整个圆柱表面的面阵数据。文中给出圆柱度扫描拼接测量原理、拼接模型及算法,并通过对样品轴实测证明该方法的准确性和可行性。该方法具有非接触、高效、全场的特点,且能够满足新一代GPS（geometrical product specifications,产品几何技术规范）标准的采样要求,从而为圆柱度的精确评定提供可靠的数据信息。

基于GPS的恒定度和恒定类建立了圆柱度公差数学模型;基于所建立的数学模型,采用VB为开发工具在CATIA平台下进行几何变动虚拟仿真模拟,并建立了其肤面模型;基于GPS的操作和算子技术实现了圆柱度公差的规范设计。实验结果表明,基于新一代GPS的产品数字化建模及规范设计是将几何产品的功能要求、规范设计及测量认证进行数字化的统一,体现了并行设计的思想,为GPS的推广应用奠定了一定的基础。

基于对新一代产品几何技术规范（GPS）体系数字化计量理论的研究，应用GPS操作及算子技术给出了圆度误差的规范化评定过程，阐明了GPS操作及算子技术与圆度误差评定的内在联系。通过实例证明了基于GPS操作及算子技术能够实现高效、规范地圆度误差精确评定。该技术也可以有效地应用于其它几何特征误差量的评定中。

基于新一代产品几何技术规范（Geometrical Product Specification，GPS）的操作及操作算子技术给出了圆柱度误差的最小二乘数学模型；根据GUM（Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement）建议的方法，导出了该模型的不确定度估计公式；通过蒙特卡罗模拟法和实际测量计算结果的比较，验证了所导出的不确定度估计公式的有效性。

基于VB和Matlab混合编程研究了圆度误差的评定,分析了同时使用COM组件和matrixVB进行混合编程对圆度误差进行评定,并与单独使用一种软件的评定效率与结果进行了对比分析。结果表明,使用VB和Matlab混合编程大大提升了圆度误差评定的效率,评定结果更加可靠。该方法在科研工作和工程实际中有着广泛的应用前景和巨大的商业价值。

通过对新一代GPS形状误差检验操作算子的研究,明确了轴类零件形状误差评定所需要的基本方法。在分析圆度误差几何模型的基础之上,建立了圆度误差评定的规划数学模型。结合理论分析和原有软硬件系统,运用VB和MATLAB混合编程技术对圆度误差评定软件进行设计,使主动量仪能够在磨加工过程中实现对圆度误差的评定,最后通过实验分析验证其可行性。研究成果丰富和完善了磨加工主动测量仪的功能,扩大了磨加工主动测量仪的适用范围,也使新一代GPS在实际工程中得到了应用,起到了一定的推广作用。

针对磨加工主动量仪在高精密磨削加工中的工艺参数寻优问题，该文采用由正交试验方法得到工艺参数与评价指标的实验数据，基于灰色系统理论，通过对实验数据分析，提出由工艺参数与评价指标之间的灰色关联度得出工艺参数对评价指标的影响程度的方法，得出在该加工实验中，精磨加工余量对表面粗糙度和圆度的的影响最大，接着依次为粗磨加工余量、粗磨砂轮切入速度、光磨加工余量和精磨砂轮切入速度；提出由加权灰靶决策对评价指标分析决策找到试验工艺参数最优组合的方法，得出16组实验参数组合中最优组合。该研究成果可以分析工艺参数与评价指标的关联，进行工艺参数寻优，为磨加工主动量仪中的工艺参数设定和自主寻优程序设计提供理论方法，进而提高磨加工主动量仪的智能化水平。

针对磨加工主动测量仪信号点到尺寸时的工件尺寸与信号点预设值存在偏差的问题,通过对信号点到尺寸时测量值偏差来源的分析,确定了影响信号点到尺寸判定产生偏差的主要原因是由于工件圆度误差的存在;并在此基础上提出了基于圆度误差的信号点到尺寸判定方法和平均处理法到尺寸判定方法。通过实验证明了磨加工主动测量仪信号点到尺寸判定偏差主要是由于圆度误差的存在而引起;基于圆度误差的修正方法和平均处理的修正方法使到尺寸判定偏差绝对值最大不超过0.5μm,有效减弱了圆度误差对信号点到尺寸判定的影响,证明了基于圆度误差和平均处理法的信号点到尺寸判定的合理性和可行性。

为了提高传统磨削加工的加工效率及智能化程度,主动测量技术现已广泛应用于半自动磨床、自动磨床以及数控磨床等磨床上。磨削加工是一项精密加工工序,加工中诸多因素会对加工精度产生影响。通过构建多元线性回归模型以及相关性分析,研究了工件输入尺寸、系统误差(如工艺系统热变形)对磨削精度的影响。基于对比分析法研究了进给速度对磨削精度和产品表面质量的影响。实验结果对比分析表明,主动量仪控制下的磨加工有效地抑制了误差因素对磨削精度的影响,大大提高了产品的质量和一致性。同时,该分析与研究对磨加工主动量仪的功能优化也起到了积极作用。

在深入研究磨床砂轮动平衡控制仪基本原理的基础上,从控制仪的测量精度方面进行分析,进一步研究开发新型磨床砂轮动平衡控制仪。该文以相关函数理论为基础,将振动信号和转速信号分别与正弦信号、余弦信号进行相关函数分析,提出了基于互相关分析的振动不平衡量特征参数准确提取的新方法。基于MATLAB对提取算法进行仿真,证明了提取算法的准确性。基于新的提取方法进行试验分析,能够有效获得不平衡量的幅值和相位,验证了提高动平衡控制仪测量精度的可行性。