在现代工业领域中,各种金属和非金属的构件广泛的应用于汽车、风能、航空航天等领域中,这些构件的质量严重影响着设备和人身财产安全,所以对其质量要求十分严格。超声检测技术作为检测产品质量的重要手段,保证了材料、零件的可靠性及提高生产效率、降低生产成本方面起到重要作用。近年来由于航空航天领域的迅猛发展,市场上对超声检测的需求不在局限于单曲面材料的检测,复杂的双曲面材料的检测需求越来越多,这对自动化控制系统提出了更高的要求。作为整个检测系统中不可或缺的一部分,设备的操控性和检测结果的准确性、可靠性都取决于自动化控制系统。本课题的主要目的是设计开发一套能适应双曲面检测需求的超声检测设备,能够利用被检测材料的3D模型,快速获取检测物体各离散点的空间信息来达到控制探头的位置和姿态的目的,最终实现扫查。本文对超声检测设备的控制系统进行了设计和实现,主要工作如下:1.本文首先针对超声检测应用中单曲面的检测提出基于教导法的实现方法,对一些规则形状材料检测的探头控制和扫查路径作了阐述;然后对教导法的软件实现作了简要的阐述,并分析了教导法不适用双曲面检测的原因。2.研究刚体在空间中的表示方法和机器人学中的D-H表示方法。分析水浸式无损检测设备的机械模型,根据D-H方法,推导出检测装置的正逆运动学方程,使得检测装置各关节的位移与超声探头顶端的空间坐标建立了联系。3.研究和学习了Rhino软件的使用方法,对NURBS曲面的基本知识作了基本的阐述;介绍了在Rhino中如何根据等参曲线提取等距点,并研究了在此过程中的使用的对半查找算法;针对双曲面检测的扫查路径作了阐述;引进罗德里格矩阵实现空间三维坐标的转换,可以将物体坐标系中的空间坐标转为设备坐标系中的坐标;利用VB软件对Rhino进行二次开发,实现曲面离散点及法向量的提取,实现坐标转换等功能。4.分析目前几种典型的控制系统的特点,并根据双曲面检测的系统需求,确定采用UMAC控制系统搭建整个测试平台。实现了硬件控制电路的设计,重点介绍了安全控制回路和电机控制回路的设计;实现了上位机（VB）和下位机（UMAC）的软件编程设计,重点介绍了上位机与下位机之间的双通道读取方法及UMAC中SPLINE运动模式的编程。5.完成基本的调试工作,实现UMAC对电机控制时的PID参数优化和采用软件补偿方式对电机定位精度进行提高;然后选取一个实际模型,实现对其在Rhino中提取基于物体坐标系的离散点坐标及其法向量;对基于罗德里格矩阵的空间坐标转换算法进行验证;最终实现该检测物体的C扫成像;实验结果表明针对双曲面的材料的检测需求,基于Rhino快速提取离散点及其法向量的方法,极大地简化了整个检测过程,提高了生产效率。