項目簡介

針對制約我國機械裝備行業發展與提升的復雜關鍵零部件再設計與快速加381

工等技術瓶頸，以影響整機性能的機械裝備凸輪、汽輪機葉片、螺桿壓縮機轉子、

增壓器葉輪等為研究對象，著力構建未知自由曲面復雜零件再設計技術與數據點

云直接加工技術的集成創新，使再設計效率和直接加工精度得到極大提高，技術

水平和產業化成果達到國內同類研究和應用的領先水平。

技術指標

(1)未知自由曲面復雜零件的高精高效數字化技術。研究了基于蟻群算法和

遺傳算法的多特征測量路徑規劃技術、曲率連續自適應測量技術、BP 人工神經

網絡重定位技術、Delaunay 半徑補償技術等，開發了“復雜未知自由曲面三維智

能測量系統”，為高精高效數字化奠定了基礎。

(2)基于多分辨分析的曲線曲面控制頂點光順技術。針對傳統光順算法計算

效率極低，細節難于保留等問題，研究了二進小波多分辨快速光順技術和有理數

尺度小波的任意分辨率光順技術，首創了“曲線曲面多分辨分析光順系統”，兼

顧了光順的整體性和局部性。

(3)復雜零件的三維再設計質量控制技術。針對多分辨光順尺度無法確定，

光順效果評判手段有限等難題，研究了基于線性假設和逆問題的多分辨光順精度

控制技術、基于極限反射法的曲面品質分析技術，開發了“極限反射法曲面品質

分析系統”，實現了光順尺度的快速反算，消除了視點和光源對評判結果的影響。

(4)雙映射法數據點云直接加工技術。針對 CAD 建模及傳統數控加工所引起

的累計誤差，研究了雙映射散亂點云結構拓撲技術、數據點云全干涉檢查技術、

無干涉刀具加工路徑規劃技術，開發了“數據點云直接刀具規劃與加工系統”，

實現了數據點云的直接加工，填補了國內在該領域的空白。

效益分析

項目研究成果使系統的測量精度提高了 1 個數量級，測量效率提高了 3 倍以

上，再設計周期縮短了 30%，在機床允許條件下，未知原型零件的直接加工精度

可達μm 級。項目成果在無錫透平葉片有限公司、無錫壓縮機股份有限公司和無

錫沃凱精密機械制造有限公司等得到成功應用，研究成果獲發明專利 7 項，軟件

著作權 7 項，發表論文 64 篇，SCI 收錄 9 篇。

應用情況

本成果有助于提升企業研發實力與效率，降低研發成本，提升企業技術水平

和核心競爭力。首創的數據點云直接加工技術，縮短了企業的工藝流程，提升了

產品的加工效率與制造精度，降低了廢品率，對企業的節能減排和綠色制造同樣382

有顯著作用。項目在機械裝備行業有極好的推廣應用價值和社會效益。