飞机蒙皮、发动机空心叶片等薄壁、空心类零部件的几何特征质量会影响其服役性能、寿命，因此在加工过程对以上薄壁、空心构件的厚度进行有效检测和控制是实现其高质量、高性能制造的关键。然而现有的三维测量技术大多局限于“可见即可测”，难以实现对不可见内腔厚度测量。对于大型薄壁件，如火箭筒体等，测量过程中易受外力变形，现有技术也难以在复杂曲面结构下实现高精度厚度测量。根据以上背景，本项目提出基于零件模型的机械臂超声测厚规划与执行系统。

本项目以薄壁、空心构件厚度特征测量为整体目标，该目标可细分如下：

1）实现测厚点集规划，并在点集输出时同步确定测头姿态；

2）在规划系统中实现可视化显示，实时显示测点与测点法向；

3）完成测量路径规划，在超声垂直入射的前提下避免机械臂干涉与碰撞；

4）优化测量路径，以路径光顺性和长短为评价目标，同时减小规划耗时；

5）完成机械臂超声测量系统参数辨识与补偿参数，探头位置误差＜1mm；

6）完成零件的精确测量定位与坐标转换，零件定位误差＜1.5mm；

7）实现机械臂坐标系下的超声测厚，整体测量精度在10μm。

1）实现了测厚点集规划，并同步输出测点坐标、测头姿态、测点理论厚度等几何信息，并对选点过程实现了可视化显示；

2）搭建了测厚点集规划与路径设计模块，8个点路径规划计算时间仅为0.2s；

3）实现了机械臂末端超声探头的运动学标定，标定误差为0.8mm；

4）搭建了机械臂超声测量系统的零件定位模块，零件定位精度为1.2mm；

5）开发了一套集成了测厚点集规划、测量路径规划、零件定位的机械臂超声测厚规划与执行系统；

6）完成了机械臂超声测厚实验，实验精度满足10μm级的目标。