随着现代制造业高速发展,对自由曲面零件的检测精度要求日益提高,传统的手工检测精度和效率,在超精密制造时代的今天逐渐显示出不足之处。三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,CMM)具有通用性强、检测精度高、检测范围大、效率高、易于程序控制等优点,已成为自由曲面零件精密测量的重要检测仪器,对提升机械零部件加工质量尤为重要。本文以降低三坐标测量机的检测误差,提高自由曲面零件的检测效率和可靠性为研究点,重点研究了三坐标测量机采样参数选取、测点自适应布置、较大规模测点路径优化的检测路径规划研究。本文完成以下几项工作:1.论述自由曲面检测的研究背景、意义,以及国内外研究现状和发展趋势。针对目前自由曲面三坐标检测技术存在的问题,提出本文检测路径规划的研究内容。2.研究三坐标测量机若干采样参数对零件检测误差的影响,使用三坐标测量机检测的方法得到测球直径、采样间隔两组采样参数的最优值。首先通过理论分析上述的两组采样参数对测量结果的影响。其次,介绍CMM的检测流程和实验数据的统计分析方法。然后,以双三次B样条曲面零件为研究对象,进行检测实验,获得若干测点的法向误差。最后,对实验结果进行统计分析,确定最优采样参数。3.针对自由曲面测点布置问题,采用改进弦高法和自适应形状特征的测点自适应分布。首先分析自由曲面的数学模型,为自曲面参数化建模提供数学基础。然后,研究改进弦高法,本方法结合等步长测点布置的简便性,和弦高法求解精度;同时还研究自适应形状特征法,本方法采用曲面形状函数的采样算法,使测点自适应分布。最后,设计若干个曲面,进行实际测点的布置,得到自适应测点分布图,并对测点数据进行CMM检测验证。4.为提高复杂零件的测点检测效率,研究自由曲面若干测点的路径优化问题。首先分析自由曲面的测量路径优化构成,确定路径优化的目标函数。其次,分别修改求解旅行商问题的禁忌搜索算法、遗传算法和蚁群算法,使上述三种算法适用于求解自由曲面测点路径优化。然后,以若干个参数曲面为例,使用计算机对实测点进行优化,得到每种算法路径优化后的距离和算法耗时。最后,进行实际的CMM检测实验验证。