随着我国在运载、能源、国防等领域的快速发展,对具有曲率急变曲面的复杂零件加工精度提出了更高的要求。为保证该类零件极高的加工精度,常采用测量-加工一体化闭环控制策略,对测点进行高精度曲面重构并计算加工余量以服务于反馈补偿加工刀具轨迹规划。目前面向曲率急变曲面点云的曲面重构技术仍存在以下不足:其一,曲率急变曲面零件面形复杂,测量数据量巨大,采用高阶曲面进行重构容易产生数值波动现象;其二,曲率急变曲面具有几何特征分布不均匀的特点,采用常规曲面重构方法对其进行曲面重构,在曲面几何形状复杂的区域容易超差,降低了曲面重构质量。针对上述问题,本文展开面向曲率急变曲面散乱点云数据的NURBS曲面重构方法研究,提出了节点矢量自适应优化算法以及NURBS曲面局部优化算法,实现了曲率急变曲面点云高精度曲面重构,具体研究内容如下:(1)虑及复杂曲面几何特征的节点矢量自适应优化算法,以提高重构曲面对复杂几何特征的逼近能力。通过构造用于评价曲面复杂程度的几何特征评价函数,评价了初始重构曲面上各节点区间对应的局部曲面面形复杂程度,然后在几何特征复杂区域插入节点,并采用粒子群算法优化插入节点的具体位置,实现了虑及几何特征的节点矢量自适应优化。(2)基于局部控制点调整的NURBS曲面局部优化算法。首先采用节点插入技术提高超差区域形状控制的灵活性;然后利用NURBS曲面的局部支撑性质,提取与超差区域对应的局部控制点,构建超差区域与影响区域多目标优化函数;最后,采用线性加权法、拟牛顿法对该多目标优化函数进行求解,实现对NURBS曲面超差区域局部优化。(3)基于MATLAB为开发平台,形成了面向曲率急变曲面点云高精曲面重构的辅助软件。利用MATLAB-GUI制作了重构辅助软件的操作界面,分别编写了节点矢量自适应优化算法、NURBS曲面局部优化算法函数文件。本文编写的曲面重构软件集成了节点矢量自适应优化与局部优化功能。本文提出的虑及复杂曲面几何特征分布不均匀的节点矢量自适应优化算法生成的节点矢量在曲面几何特征复杂的区域具有更密集的节点,结合NURBS曲面局部优化算法,可显著提高重构曲面的重构精度,实现曲率急变曲面点云的高精度曲面重构,对提高曲率急变曲面零件制造精度具有重要的意义。