现代产品几何技术规范（GPS）提出的操作及操作算子技术,为实现产品几何误差的数字化计量提供了必要的技术基础。研究分析了同轴度误差评定中的操作算子构成及选用原则,并给出最小二乘评定的数学模型。通过实例实现了阶梯轴的同轴度误差的数字化评定过程。

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。

针对磨加工主动测量仪中数字滤波方法的技术要求和特点,设计了基于圆度误差的限幅滤波方法,研究了采样数据是否有效的判断原则,提出先预测最新采样点的理想测量值,然后结合圆度误差确定限幅区间;预测值采用简单的一元线性方程推导,分析得出预测值是以理想值为期望的正态分布随机数,采样长度值Z的合理范围为（7～20）;分析了限幅条件偏差值与圆度误差值的关系,以及采样长度值Z与最大限幅比、限幅条件偏差值和有效判定率的关系。结合常见的滤波方法技术特点,设计了适用于主动测量仪的滑动加权均值滤波方法。最后采用Visual Studio 2008开发平台和C#编程语言仿真验证了所设计数字滤波方法的可行性。

通过对磨削进程中工件表面轮廓横截面形成的分析,得出在理想条件下：工件表面轮廓横截面为阿基米德螺线;结合最小二乘法原理,提出了一种尺寸补偿法的在线圆度评定技术：通过对主动测量仪测头测得值进行尺寸补偿,减弱和消除砂轮进给的影响,进而实现在线圆度误差评定。实验证明：在线圆度评定误差值与磨削完成时工件圆度误差值两者相差不超过10%,验证了该在线圆度评定理论的可行性;机后圆度评定误差值与在线圆度评定误差值两者差值,与工件旋转一周时砂轮进给量的相差不超过18%,验证了尺寸补偿法的在线圆度评定可有效减弱和消除砂轮进给对圆度评定的影响。该研究对于实现磨加工主动量仪在线圆度评定具有重要意义。

主动测量技术已广泛应用于磨加工的在线测量，针对磨加工主动测量中的断续表面数据处理技术，测头在出凹槽时的跳动问题，对已有研究的方法进行了改进方法，使磨加工在线断续表面数据处理更符合实际情况，提高在线测量精度。针对不同零件的表面特征，采用差值修正法和数值记忆法对断续表面数据进行处理，差值修正法采用差值修正，数值记忆法采用一个触发周期内相邻实测数据之差绝对值Δd最小时对应的测得尺寸d i作为特征值输出进行修正，经实验分析验证了改进方法的可行性。改进的磨加工断续表面在线数据处理技术，有效的解决了实际磨削加工在线测量中遇到的测头出凹槽跳动问题，可有效提高磨加工主动测量控制仪对断续表面数据处理的准确性，对完善磨加工主动控制仪的功能，提高其稳定性和精度，起到了促进作用。

磨加工过程中砂轮的不平衡振动会对磨削精度、砂轮寿命产生不利的影响。该文以变结构控制理论为基础,通过建立平衡头数学模型,提出了采用基于组合趋近律的滑模变结构控制方法来控制平衡头内部的电机,调整偏心齿圈的位置,实现砂轮的在线动不平衡量补偿。基于MATLAB对控制算法进行平衡过程仿真,证明了控制算法的准确性。基于滑模变结构控制策略的系统进行试验分析,能够有效消除砂轮的振动不平衡,平衡精度达到（0~0.2）μm,验证了控制新策略的可行性。

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。