高端数控机床是衡量国家制造装配业水平的重要标志。数控机床几何位置精度的检测是保证加工精度、产品质量及提高生产率的重要手段。特别是在连续加工生产的环境下,为了不影响生产过程,把检测时间压缩到最短是非常必要的。一台典型的三轴数控机床共有21项几何误差参数需要按有关标准进行检测。采用传统检测方法,机床整体检测费时费力,一般需要几天到几个星期的时间来完成。检测代价高,且正常生产过程受到破坏。获国家自然科学基金“重大项目”及“重点项目”的支持,北京交通大学光电检测技术研究所研发了“面向三轴数控机床的激光高精度多参数快速测量仪”。该测量仪由测量头、靶镜及光线转向系统组成,以单根光纤耦合双频激光为光源,利用激光干涉与激光准直相结合,实现1步安装3线测量,3步获得三轴数控机床三个直线轴共计21项几何误差参量,测量中无需更换任何附件,相比传统测量方法,在实现高精度测量的同时,测量效率得到极大提高。北京交通大学光电检测技术研究所在数控机床精度检测领域已经开展了近20年的研究工作,先后获得国家自然科学基金、北京市、学校、企业等基金资助,研发了从直线度误差测量、单轴6参数几何误差同时测量到三轴21项几何误差测量的一系列测量仪器,攻克了诸如单根光纤耦合双频激光、光线漂移补偿、滚转角测量、多参数集成测量等难题,掌握和获得了相关单元技术、关键技术和基础理论,累积了较好的研发基础,取得了一批研究成果,拥有了自主知识产权。目前已获得2项授权的美国发明专利,及多项中国发明专利,已经研制出带有光线漂移补偿的直线轴6自由度几何误差同时测量仪样机、三轴数控机床21项误差测量仪样机,技术指标均达到国际同等产品水平,测量效率提高20倍以上。曾与相关企业开展合作研究,具有校企合作开发的基础。因此,该项目技术成熟度高,产业化基础良好。面向三轴数控机床的激光高精度多参数快速测量仪具有自主的技术创新,包括单根光纤耦合双频激光、特殊靶镜设计、光线转向系统,已经获得授权2项美国专利和多项中国发明专利,具有自主的知识产权。目前对于数控机床误差检测的方法主要是激光干涉仪。但是激光干涉仪是单参数测量,每次安装调整只能测量一种误差分量,而每个误差参数又需要使用不同类型的测量附件和重新调整仪器,且无法测量滚转角,使得机床整体检测费时费力,且参数不全。而面向三轴数控机床的激光高精度多参数快速测量仪只由测量头、靶镜及光线转向装置组成,只需一步安装调整,即可实现三轴数控机床21项几何误差参数的测量,测量中无需更换任何附件。在实现高精度测量的同时,测量效率大大提高。仅从机械加工和制造业来看,面向三轴数控机床的激光高精度多参数快速测量仪可用于测量和绘制数控机床、加工中心以及三坐标测量机的几何精度误差曲线用以对这些设备几何误差进行修正和补偿,来提高它们的加工和测量精度;可对现有的数控机床、加工中心和三坐标测机进行周期性检查以确保他们的加工和测量精度,获得最佳的产品性能;可对准备购置的新的数控机床、加工中心和三坐标测机等贵重设备进行决定性测试以确定是否最终购买;可修理和解决这些重要设备运用过程中出现的技术问题。因此在机械制造业、机械加工业(涉及到使用数控机床、加工中心的各个行业,如航空、航天、军工行业、交通运输以及机电行业)、有关数控机床、加工中心以及三坐标测量机的质量检查部门,如计量所、技术监督所以及工厂的计量部门等有很大的市场需求。测量仪的产品化与系列化,亦将替代国外进口产品,产生巨大的经济效益和社会效益。