随着人类社会的不断进步,形成对高端制造业越来越高的依赖和需求。在高端的机械制造领域如航天航空、模具、船舶等,对复杂曲面零部件的表面质量、尺寸精度和加工效率要求有一个较高的标准,这就要求在零件的生产过程中采取必要的型面尺寸检测措施和处理措施。传统离线检测一般采用三坐标测量机（CMM）来检测已完成数控加工的复杂曲面零件,但这种方式会带来工件二次装夹的定位误差问题,同时也会拖慢整体的零件生产效率。而基于数控加工中心的在线检测技术的出现让复杂曲面零件的生产过程焕发新机。在线检测技术能够使同一台CNC加工中心完成“加工—检测—误差补偿”的完整闭环生产过程,是加工精密复杂曲面零部件的首要选择。这也成为了现如今CNC系统加工领域的研究热点。本文针对目前自由或扭曲程度较大的曲面零件在线测量过程中测量精度不足的问题,深入开展CNC加工中心的误差补偿、检测探针预行程误差补偿和检测数据随机误差分离等关键技术研究,以期有效提高在线检测系统的检测精度。本文主要研究内容如下:（1）深入调研在线检测技术的国内外发展现状及在复杂曲面高精度检测领域的应用研究现状,综述并分析触发式检测探针的系统误差和检测系统存在的其他影响检测精度的误差及其现有补偿方法,同时指出该领域依然有值得深入研究的难点问题。（2）分析基于三轴CNC加工中心的在线检测系统其检测误差的各个影响因素,并找出其中对检测精度影响较大的误差项如机床几何误差、检测探针预行程误差和探针测球半径误差,对其进行详细分析及补偿方法研究。针对三轴CNC加工中心的几何误差,提出一种检测空间内机床几何误差建模及补偿方法;针对触测探针的预行程误差问题,提出一种基于最小二乘配置法的预行程误差预测模型,能够较准确地预测各个法矢方向的触测探针预行程误差,从而对在线检测过程进行及时高效的预行程误差补偿。（3）考虑复杂曲面零件在线检测数据中存在的随机误差问题。提出一种基于总体经验模态分解（EEMD）的随机误差分离方法,通过将检测数据分解为一系列固有模态函数,找出其中的随机误差分量并消除,使得在线检测系统的检测精度进一步提高。（4）在上述研究的基础之上,利用编程工具开发在线检测系统的“检测随机误差分离”模块和“预行程误差补偿”模块;并通过两个实例复杂曲面零件的加工和在线检测实验,将在线检测结果与CMM检测结果进行对比,用实验数据验证本文所述在线检测系统针对检测误差补偿方法的实际可用性。最后,总结本论文研究内容和创新点,同时指出在线检测技术需要进一步研究和解决的技术问题。