多维激光测量装置能够弥补传统三坐标测量机以及齿轮检测中心在测量叶片、圆锥齿轮、弧齿圆柱齿轮等复杂曲面零件时的存在的不足，满足企业对复杂机械零件测量的需求，解决企业在叶片、圆锥齿轮、非标轮毂等复杂曲面件测量方面一直面临的难题，从而提升企业在复杂曲面件上的加工精度，为企业提供良好的测量数据保障，促进企业产品质量的提升。 提供一种复杂曲面零件多维测量装置，采用激光三角形测量计算法，其具有非接触、无损、自动化、高精度、高效率等优点。实现基于三维零件模型的直接驱

本发明属于精密加工与测量技术领域，并公开了一种可有效保留边界和局部特征的复杂曲面零件点云精简方法，包括:对复杂曲面 零件生成扫描点云;针对点云中的各个点获得多个邻域点并计算得出 法线向量;继续以各个点为球心找出最短半径范围内的 m 个点，然后 求出点云中各个点的法线向量与这 m 个点的法线向量之间夹角的平均 值;基于夹角平均值来设定阈值，然后执行特征粗分类;进行二次细 分以完成第一个精简子集的选取，然后基于定向Hausdorff距离来完成 第二个精简子集的选取

本发明属于精密加工与测量技术领域，并公开了一种可有效保留边界和局部特征的复杂曲面零件点云精简方法，包括：对复杂曲面 零件生成扫描点云；针对点云中的各个点获得多个邻域点并计算得出 法线向量；继续以各个点为球心找出最短半径范围内的 m 个点，然后 求出点云中各个点的法线向量与这 m个点的法线向量之间夹角的平均 值；基于夹角平均值来设定阈值，然后执行特征粗分类；进行二次细 分以完成第一个精简子集的选取，然后基于定向 Hausdorff 距离来完成 第二个精简子集的选取；最后对两个精简子集进行合并，由此获得

本发明多源约束类复杂曲面零件精密加工预处理方法属于复杂曲面零件精密加工领域，特别涉及多源约束类复杂曲面零件精密加工预处理方法。本发明对复杂曲面零件进行约束源分析，先确定零件类型，根据目标曲面最终面形的约束源类型，分析约束间的耦合作用机理，建立约束源之间的耦合关联模型，以满足性能指标为目标，找出对目标曲面的面形起决定作用的以性能指标为驱动的性能相伴曲面，确定通过调整几何约束以满足性能要求的修磨补偿方法，求得目标曲面各点区域的加工余量分布，最终确定满足性能指标的目标曲面精确面形。本发明提高了该类复杂曲面零件精密加工的效率和精度，使零件同时满足几何要求和性能要求。

项目简介 针对制约我国机械装备行业发展与提升的复杂关键零部件再设计与快速加381 工等技术瓶颈，以影响整机性能的机械装备凸轮、汽轮机叶片、螺杆压缩机转子、 增压器叶轮等为研究对象，着力构建未知自由曲面复杂零件再设计技术与数据点 云直接加工技术的集成创新，使再设计效率和直接加工精度得到极大提高，技术 水平和产业化成果达到国内同类研究和应用的领先水平。 技术指标 (1)未知自由曲面复杂零件的高精高效数字化技术。研究了基于蚁群算法和 遗传算法的多特征测量路径规划技术、曲率连续自适应测量技术、BP 人工神经 网络重定位技术、Delaunay 半径补偿技术等，开发了“复杂未知自由曲面三维智 能测量系统”，为高精高效数字化奠定了基础。 (2)基于多分辨分析的曲线曲面控制顶点光顺技术。针对传统光顺算法计算 效率极低，细节难于保留等问题，研究了二进小波多分辨快速光顺技术和有理数 尺度小波的任意分辨率光顺技术，首创了“曲线曲面多分辨分析光顺系统”，兼 顾了光顺的整体性和局部性。 (3)复杂零件的三维再设计质量控制技术。针对多分辨光顺尺度无法确定， 光顺效果评判手段有限等难题，研究了基于线性假设和逆问题的多分辨光顺精度 控制技术、基于极限反射法的曲面品质分析技术，开发了“极限反射法曲面品质 分析系统”，实现了光顺尺度的快速反算，消除了视点和光源对评判结果的影响。 (4)双映射法数据点云直接加工技术。针对 CAD 建模及传统数控加工所引起 的累计误差，研究了双映射散乱点云结构拓扑技术、数据点云全干涉检查技术、 无干涉刀具加工路径规划技术，开发了“数据点云直接刀具规划与加工系统”， 实现了数据点云的直接加工，填补了国内在该领域的空白。 效益分析 项目研究成果使系统的测量精度提高了 1 个数量级，测量效率提高了 3 倍以 上，再设计周期缩短了 30%，在机床允许条件下，未知原型零件的直接加工精度 可达μm 级。项目成果在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司和无 锡沃凯精密机械制造有限公司等得到成功应用，研究成果获发明专利 7 项，软件 著作权 7 项，发表论文 64 篇，SCI 收录 9 篇。 应用情况 本成果有助于提升企业研发实力与效率，降低研发成本，提升企业技术水平 和核心竞争力。首创的数据点云直接加工技术，缩短了企业的工艺流程，提升了 产品的加工效率与制造精度，降低了废品率，对企业的节能减排和绿色制造同样382 有显著作用。项目在机械装备行业有极好的推广应用价值和社会效益。

项目简介 针对制约我国机械装备行业发展与提升的复杂关键零部件再设计与快速加381 工等技术瓶颈，以影响整机性能的机械装备凸轮、汽轮机叶片、螺杆压缩机转子、 增压器叶轮等为研究对象，着力构建未知自由曲面复杂零件再设计技术与数据点 云直接加工技术的集成创新，使再设计效率和直接加工精度得到极大提高，技术 水平和产业化成果达到国内同类研究和应用的领先水平。 技术指标 (1)未知自由曲面复杂零件的高精高效数字化技术。研究了基于蚁群算法和 遗传算法的多特征测量路径规划技术、曲率连续自适应测量技术、BP 人工神经 网络重定位技术、Delaunay 半径补偿技术等，开发了“复杂未知自由曲面三维智 能测量系统”，为高精高效数字化奠定了基础。 (2)基于多分辨分析的曲线曲面控制顶点光顺技术。针对传统光顺算法计算 效率极低，细节难于保留等问题，研究了二进小波多分辨快速光顺技术和有理数 尺度小波的任意分辨率光顺技术，首创了“曲线曲面多分辨分析光顺系统”，兼 顾了光顺的整体性和局部性。 (3)复杂零件的三维再设计质量控制技术。针对多分辨光顺尺度无法确定， 光顺效果评判手段有限等难题，研究了基于线性假设和逆问题的多分辨光顺精度 控制技术、基于极限反射法的曲面品质分析技术，开发了“极限反射法曲面品质 分析系统”，实现了光顺尺度的快速反算，消除了视点和光源对评判结果的影响。 (4)双映射法数据点云直接加工技术。针对 CAD 建模及传统数控加工所引起 的累计误差，研究了双映射散乱点云结构拓扑技术、数据点云全干涉检查技术、 无干涉刀具加工路径规划技术，开发了“数据点云直接刀具规划与加工系统”， 实现了数据点云的直接加工，填补了国内在该领域的空白。 效益分析 项目研究成果使系统的测量精度提高了 1 个数量级，测量效率提高了 3 倍以 上，再设计周期缩短了 30%，在机床允许条件下，未知原型零件的直接加工精度 可达μm 级。项目成果在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司和无 锡沃凯精密机械制造有限公司等得到成功应用，研究成果获发明专利 7 项，软件 著作权 7 项，发表论文 64 篇，SCI 收录 9 篇。 应用情况 本成果有助于提升企业研发实力与效率，降低研发成本，提升企业技术水平 和核心竞争力。首创的数据点云直接加工技术，缩短了企业的工艺流程，提升了 产品的加工效率与制造精度，降低了废品率，对企业的节能减排和绿色制造同样 有显著作用。项目在机械装备行业有极好的推广应用价值和社会效益。

本发明公开了一种复杂曲面零件非接触式三维匹配检测优化方 法，包括：对待检测的复杂曲面零件 CAD 模型与扫描模型执行采样； 将复杂曲面零件 CAD 模型与扫描模型执行重心对齐；计算复杂曲面 CAD模型与扫描模型之间的对应点对；基于布谷鸟算法得到转换矩阵； 根据转换矩阵更新复杂曲面零件的扫描模型；复杂曲面零件扫描模型 与 CAD 模型之间执行匹配误差计算，并执行迭代更新。通过本发明， 能够有效解决现有技术中计算收敛速度慢、且易陷入局部最优的问题， 并尤其适用于大型复杂曲面零件如航空发动机叶片的高精度质

本发明属于零件加工误差检测技术领域，并公开了一种基于电 场性质的复杂曲面零件尺寸三维匹配检测方法，包括：对待测零件执 行扫描测量获得测量点云，并将设计模型与测量模型统一到同一坐标 系内；将两个点云定义于带电体电场，并赋予一定量的电荷；以坐标原点作为试探电荷，分别计算设计模型和扫描模型在试探电荷处的电 势大小；通过计算两片电子云重心邻域内各点的电场强度，并根据奇 异值分解求得刚体转换矩阵；以此更新测量电子云，并循环计算两片 电子云在原点处的电势差，直至满足终止条件。通过本发明，能够有 效解决现有匹配技

本发明属于精密加工与测量技术领域，并公开了一种基于核外 电子概率密度分布的复杂曲面零件匹配检测方法，包括:对待测零件 进行非接触式扫描获得扫描点云，并将其与设计点云组成匹配比较对 象;将两片点云转换到同一三维坐标系内，并将各个点看作原子的原子核，将此原子核的邻域点看作核外电子，遍历所有点计算得出其对 应的电子概率密度分布值;基于计算得出的电子概率密度分布值确定 两个模型的误差，并在当前误差不满足终止条件时对测量点云进行粗 匹配和精匹配，直至满足终止条件为止。通过本发明，能够有效解决 现有非接触式匹配