中文摘要：

机械零件的智能三坐标测量，是产品数字化制造与智能制造技术的重要组成部分，计算机辅助设计技术(CAD)与计算机辅助检测规划(CAIP)、三坐标测量机(CMM)的有效集成为实现智能三坐标测量的基础和保障。本项目拟以复杂机械零件为研究对象，首先针对复杂几何形体的测量信息难于获取问题，研究CAD环境下复杂零件几何形体测量信息的生成机制与获取机制，并构建零件测量模型；在此基础上，依据所获取的零件测量信息及零件测量模型，拟研究CAD/CMM集成环境下，基于CAD的CAIP实现机制(包括检测项目及采样规划、测头选择、防碰撞设计和路径优化等)、基于视觉系统的零件位姿自动识别，并通过测量路径碰撞检查仿真生成零件测量控制程序。通过构建CAD、CAIP、CMM集成原型系统，验证和完善课题研究的各技术环节及其研究结果，探索具有较高有效性和实用性的集成实现机制。

结论摘要：

基于模型的定义(MBD)技术和新一代产品几何技术规范(new-generation GPS)，为零件坐标测量中检测信息的表示、识别和获取理论与技术研究，提供了新的实现途径、技术环境和应用要求；多色集合理论(TPS)，因其具有较强的复杂系统建模和描述系统元素间复杂层次结构与关系的能力，近年来在先进制造技术领域日趋得到重视；基于三坐标测量机平动的零件位姿单目立体视觉识别，可以在保证匹配精度的前提下，较双目视觉技术易于处理和实现。针对智能三坐标测量的检测信息获取要求，以零件模型的MBD数据集表示(或衍生MBD测量模型)，作为待测零件三维模型构建的规范表示形式和测量信息识别与获取的研究对象；结合新一代GPS标准提议的零件几何模型定义的表面模型表示，以表面模型各组成表面(组成要素)的恒定类划分，以及新一代GPS标准的尺寸公差、几何公差和表面形貌公差，作为构成零件模型测量信息的组成元素；通过建立基于MBD和新一代GPS的零件测量信息表示模型，以零件模型的公差标注驱动关联几何信息等测量信息的识别与获取。为了实现工件坐标测量的检测项目确定、检测方案推理和路径规划，将多色集合理论(TPS)引入到计算机辅助检测规划(CAIP)研究中；应用其相关建模方法，通过构建测量信息推理关系矩阵，确定零件待测几何要素的构成、恒定类属、以及关联的公差项目与类别；通过建立采样方案选择矩阵和采样方案推理矩阵，确定待测几何要素的采样策略；基于上述关系建模和推理，明确检测项目、任务和内容，并建立零件测量坐标系、进行待测几何要素分组与路径规划。针对智能三坐标测量中被测零件位姿的快速与准确识别问题，提出了一种基于三坐标测量机平动的单目立体视觉识别方法。根据双目立体视觉原理，实现了单摄像机立体视觉测量，并给出了三维目标特征点识别与匹配方法，以及被测零件位姿参数的求解算法。