在航天和汽车等行业中,需要加工许多具有高精度要求的孔系、型面类零件。这些零部件在精密加工的工序中及加工完成后需要进行尺寸测量,移到三坐标测量机上进行尺寸检测后,如若不满足设计精度要求,需要重新装夹到数控机床进行二次加工,带来二次装夹误差,影响数控加工质量。数控加工中心在机测量可避免上述问题,保障加工质量,具有重要的研究意义和工程应用价值。本文依托于“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题,开展了数控加工中心在机测量系统关键技术的研究,首先提出了在机测量系统总体技术方案,详细阐述了加工中心在机测量系统的测量原理、测量流程、软硬件组成及测量装置与数控加工中心的集成方法;其次,分析了在机测量系统在测量过程中可能涉及的测量精度影响因素,提出了触碰测量点法向量的计算方法,介绍了坐标系的定位、测球的半径标定校准并对预行程误差补偿和半径误差补偿进行了实验研究,提出了相应的补偿方法。然后,研究了基于CAD模型特征的测量程序自动生成,分析了八种基本几何特征参数内容、设计了对应的数据结构,研究了面上某点外法向量方向的判断方法,并基于此研究了圆柱面、圆锥面和球面的内外属性判断问题,给出了判定算法,研究讨论了测量坐标系重新设置下的特征坐标转换问题,开发了相应的坐标系设定模块。最后,讨论了基于特征的测点分布和测量规划,并以特征块为例介绍了特征提取模块和测量程序自动生成模块。在上述研究的基础上,搭建了在机测量系统硬件平台并基于Open cascade几何内核开发了在机测量软件系统,通过对量块长度和高度的测量以及对量规半径尺寸的测量验证了测量系统的测量精度在10μm以内,并通过对圆柱体毛坯零件和长方体毛坯零件的工件坐标系定位介绍以及对特征块的圆孔特征的加工及测量说明了在机测量系统可以提高零部件的加工精度以及效率。