将超声传感器集成于运动装备进行测量的超声非接触自动测厚方法,具有效率高、精度高、自动化程度高等特点,可以在工业现场实现零件加工剩余壁厚的高效自动获取。但使用超声自动测厚方法精确获取工件壁厚会受到多种因素的影响,针对这些因素的影响规律开展相关研究,可以有效提高测厚精度。超声振动所波及的介质中的特征描述,都需要在超声场中进行。超声场的建模与计算对于实验设置的合理性、测量结果的理解和存在的问题具有重要的参考意义。面向工件壁厚精确测量的需求,开展被测工件局部曲率和耦合状态对超声场的影响分析研究工作,提出基于KUKA工业机器人的超声非接触自动测厚方法,具体如下:针对超声检测中被测工件入射局部区域曲率对测量结果精度的影响问题,建立虑及界面局部曲率的超声场模型。基于多元高斯声束法,确立被测工件局部曲界面处超声场分布规律获取的理论依据,建立定量分析局部曲率对超声透射和反射场的影响规律的解析模型。通过参数化分析,形成超声传感器的工件曲率测量适用范围获取的理论方法。通过有限元计算方法,验证解析法模型获取曲率对超声场影响规律的准确性。采用一系列不同曲率半径的曲面工件进行适用性实验,验证了界面局部曲率对超声首次回波幅值的影响规律。针对超声耦合状态对超声传播的影响问题,建立描述耦合剂耦合特性的理论依据。提出采用声阻抗和声衰减系数作为耦合剂耦合特性评价的声学参数,建立耦合剂声学参数对超声场的影响分析模型,获得耦合剂的声学参数对超声传播的影响规律,并从理论上选择耦合喷射流场。通过声学参数测量实验,获得切削液作为超声耦合剂的适用种类和浓度范围。通过超声测厚实验,确定8%～10%体积浓度的微乳化切削液作为超声在位测厚的兼容性耦合剂。综合考虑被测工件界面局部曲率和超声耦合状态对测量结果的影响,基于KUKA工业机器人进行超声非接触自动测厚实验。构建工业机器人辅助超声测厚的硬件系统,基于Socket通讯开发软件系统,实现曲面工件上被测点的实时位置与厚度信息采集。通过坐标系变换和基于UG的机器人离线编程,实现被测点实时坐标测量和路径规划。获得了曲面工件的壁厚信息,证明了基于本系统能够完成基于工业机器人的超声非接触自动测厚,可实现曲面工件壁厚的高效、自动获取。