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随着汽车、模具和航空航天等行业的发展,具有自由曲面的零件在这些行业中的应用越来越广泛,对零件的制造精度要求也变得越来越高。自由曲面零件加工误差的测量和分析对提高零件的加工精度有重要的研究意义。NURBS方法在表示自由曲面时有很多优势,在加工曲面重构方面的应用很广泛。因此,在NURBS曲面理论的基础上研究自由曲面零件加工误差的测量技术对提高零件加工精度有十分重要的意义。本文在深入研究NURBS曲面相关理论知识和自由曲面测量技术的基础上,提出了一种新的基于在机测量NURBS曲面控制点重构的方法,该理论方法能有效快速地进行自由曲面加工误差的分析和评定。首先,本文阐述了论文的研究背景和研究意义,详细介绍了自由曲面测量技术中的三坐标机测量技术、在机测量技术和NURBS曲面重构技术等领域的研究现状,简单介绍了曲面测量中的测头半径补偿技术,归纳了论文的框架和主要研究内容。在此基础上分析了通过修改NURBS曲面形状来重构NURBS曲面的技术,结合约束优化的思想提出了基于NURBS曲面控制点重构的曲面重构技术,利用VC++和OpenGL技术解决了NURBS曲面IGES文件的读写和显示问题。其次,提出了一种基于NURBS控制点重构的在机测量技术。与传统的三坐标机测量技术相比,该方法结合NURBS控制点重构理论,可以在不移动零件的前提下在机床上直接进行测量,可以减小因零件重新定位而引起的误差,有利于精确测得加工曲面的加工误差。在此基础上重点分析了曲面测量过程中的测头半径补偿技术,提出了基于NURBS曲面法矢的测头补偿技术,并简单分析了曲面测量时的测点规划问题。在基于NURBS曲面控制点重构的方法重构加工曲面的基础上,利用优化算法计算加工曲面到理论曲面间的最小距离,并以此来表示曲面的法向误差；结合形位公差中的面轮廓度误差对曲面的加工误差进行了评定。最后,针对所提出的基于在机测量NURBS曲面控制点重构的方法进行了实验研究。利用加工曲面上测点的坐标数据重构加工曲面,通过比较加工曲面和理论曲面获得曲面的加工误差,并评定了曲面的面轮廓度误差。实验结果很好地验证了所提出的方法的可行性和可靠性。