Мировая конкуренция в области транспортных, космических систем и машиностроения требует постоянного поддержания и повышения качества изделий. Этот процесс сопровождается усложнением геометрии деталей, что в свою очередь обусловливает применение более совершенных методов контроля не только размеров, но формы и взаимного расположения поверхностей изготавливаемых деталей. Например, точная форма цилиндра шейки коленчатого вала дает возможность оптимально работать «масляному клину», в результате чего двигатель самолета, ракеты или автомобиля отрабатывает заложенный ресурс на 100%. Для деталей с большим сочетанием сложных поверхностей (шарниры равных угловых скоростей, подшипники качения, гребной вал с винтом) необходим так называемый глобальный контроль геометрических параметров.
Прогресс в передовых отраслях техники уже привел к необходимости изготовления деталей сложной формы, которая зачастую находится экспериментальным путем и только потом описывается математическими моделями, например, в виде двойных полиномов высокой степени [1, 2]. В основе работоспособности большинства выпускаемых координатноизмерительных машин (КИМ) заложена реализация декартовой системы координат. Эта особенность стала узким местом на пути создания нового поколения КИМ. Возможностей традиционных трехосевых КИМ при измерении сложных пространственных поверхностей иногда недостаточно. Поэтому одной из перспективных следует считать шестиосевую КИМ, разработанную фирмой «Лапик» [3]. В настоящее время уже достигнута точность контроля в несколько микрометров, однако дальнейшее повышение сдерживается объективными причинами. Наиболее актуальным становится повышение производительности контроля, в первую очередь, глобального измерения всех поверхностей детали за одну установку. Кроме того, постоянно появляются новые задачи по контролю сложных поверхностей с труднодоступными участками, повышению производительности методом сканирования, соответствия методик контроля стандартам ISO и другие. Известны исследования в направлениях: совершенствования конструкций механизмов с параллельной кинематикой, в том числе КИМ, в ИМАШ им. А.А. Благонравова [4], систем анализа и компенсации объемных погрешностей и создания эталонной КИМ в МГТУ «Станкин» [5, 6]. Разработкой методов и приборов контроля для изделий ракетно-космической отрасли занимается МГТУ им. Н.Э. Баумана [1, 2, 4]. Проблемы обеспечения единства координатных измерений, создания эталонов и методологического обеспечения традиционно исследуются во ВНИМС [7, 8]. Отдельные исследования посвящены частным вопросам измерения с применением КИМ [9, 10]. Разработками конструкции, методик аттестации и калибровки КИМ, программного обеспечения и соответствующих стандартов ISO занимаются такие фирмы, как Renishaw, Mitutoyo, Dea, Hexagon. Программное обеспечение КИМ ориентировано на конкретных производителей и является закрытым для пользователя. Хотя есть универсальные программные продукты: 3D Systems Geomagic, Power Inspect. Большинство научных исследований проводится в интересах фирм-производителей и не публикуется в открытой печати. Исключение составляют немногочисленные исследования в Национальной лаборатории метрологии и испытаний Франции, Китайском технологическом университете (Хэфэй), Сианьском университете транспорта. Основные проблемы при изготовлении и эксплуатации КИМ и направления их совершенствования, по определению ведущих мировых фирм-производителей: