高质量产品的制造不仅依赖于高精密的加工设备,也需要高精密的检测设备。为了提高企业竞争力和保证产品质量,对产品零件实施检测必不可少,而在正确实施检测之前针对零件制定合理的检测规划便尤为重要。传统的手工方式编写零件检测规程既费时又不规范,其准确性、一致性很难保证。随着我国机械制造业及先进制造技术、计算机技术的高速发展,对产品质量控制的要求越来越高,快速的高精度、自动化、智能化检测已是大势所趋,传统的零件尺寸检测方法更是已经难以满足现代制造业速度和精度上的要求。正是在这种背景下,以三坐标测量机(CMM)为主导设备的基于CAD的计算机辅助检测规划系统应运而生,其基本任务便是解决如何利用CAD产品模型提供的零件信息和与测量有关的知识自动生成供CMM使用的检测规程和检测指令的问题。论文对基于Open CASCADE的智能三坐标测量机检测规划系统的总体结构进行了详细设计,提出了由界面层、功能层、服务层和数据层四层组成的体系结构,建立了CAD系统OpenCASCADE与CAIP系统之间的对应支持关系;设计了系统的实现界面和工作流程,并提出了服务层中的规划服务进行检测规划的算法原理框架。论文基于DMIS的名义特征定义格式,分析确定了点、直线、圆、椭圆、平面、圆柱、圆锥和球这8种基本测量特征应提取的几何信息的内容,并设计了相应的数据结构;根据几何型体的类型提出了直接获取几何信息和对几何型体进行参数离散化后再进行最小二乘拟合的两种信息提取方式,扩展了系统进行几何信息提取的型体类型范围;提出了物体表面上点的可视半空间概念,以此为基础解决了表面法向朝里或朝外的自动判断以及圆、椭圆、圆柱、圆锥、球的内外属性的自动判断问题。论文对采样点的分布归纳出了4点要求,并针对一般表面上的常用采样点分布方法中存在的不足和局限性,提出了一种步长自适应再分的采样方法,解决了一般表面上的采样规划问题;对于该采样方法的具体实现,分成基于边和基于面的测量采样两种方式分别进行研究并设计了具体的算法。实验结果表明,该方法对于各种复杂情况的一般表面都有比较好的适应性,能生成分散在整个表面且均匀分布的采样点,同时避开表面上的不连续区域。论文针对检测路径规划中的检测顺序规划、碰撞检查和碰撞规避进行了研究。提出了基于行列规划的遗传算法优化方法以解决检测顺序规划问题,该方法先对测量点按其参数加权和大小进行行列规划得到初始检测顺序,在此基础上再采用遗传算法进行顺序的优化;提出了检查碰撞的遍历表面求交方法,该方法采用测头扫描体表面与零件的各个遍历表面基于B-rep几何求交来判断碰撞,同时结合轴向包围盒过滤的方法来降低测试复杂度;提出了外圆避障与一般避障相结合的方法以解决碰撞规避问题,该方法首先对可能存在的外圆特征进行避障规划,再对其它碰撞采用设计的一些启发式规则和一个扩展包围盒进行避障点设定。测试结果表明,本文提出的方法能在较短时间内生成有效的较优路径,同时能很好地避免碰撞。论文设计了基于尺寸测量接口标准(DMIS)的自动编程实现过程,提出了一种基于变量设定与填充的自动编程方法,该方法基于系统各个功能模块的相应功能及DMIS格式,设定相应的DMIS语句字符串格式及其关键词和变量,并根据获取的规划信息自动填充变量来实现自动编程;详细讨论了系统用于生成DMIS语句所设定的语句字符串格式及其关键词和变量,为类似的CAIP系统开发提供了较为详细的DMIS编程依据,具有一定的参考和指导价值。论文最后针对系统的相关操作步骤和某具有规则特征零件的检测规划进行了实验运行,很好地验证了系统进行检测规划的可靠性和相关规划算法的可行性,也验证了DMIS自动编程方法的正确性和可靠性。本文研究与开发的基于三维CAD的智能三坐标测量机检测规划系统通过实现与CAD系统的集成,能直接通过相应的CAD接口从CAD的设计结果获取工件模型上的相关检测信息,根据相应的检测任务自动生成检测点和检测路径,并对路径进行碰撞检查和规避,进而在进行仿真确定无碰撞后形成DMIS测量程序传送至CMM,最终由CMM来完成检测任务并对检测结果进行分析,整个过程实现高度的自动化和智能化。