题目：复合材料构件超声无损检测自动编程系统开发

    复合材料在航空工业中越来越广泛的应用需要先进的无损检测技术作为保障。超声无损检测技术因其多方面的优势在复合材料的质量控制中得到了广泛的应用。传统的超声无损检测技术已无法满足航空工业中大量存在的复杂型面复合材料构件检测的可靠性要求。数字化、自动化的超声无损检测设备为复杂型面复合材料构件的质量检测提供了高精度、高效率和高可靠性的硬件支持，但要充分发挥这些先进设备在实际工程应用下的性能还需要辅助配套的软件系统。使用计算机辅助自动编程软件生成检测程序是进行自动化超声检测的重要环节，快速简便的自动编程软件可以提高超声检测的质量、效率和设备的利用率。

    本文围绕复合材料构件无损检测自动编程软件系统的实现技术进行研究。首先分析了复合材料的结构特点、缺陷形式以及超声波检测的基本原理，并结合航空工业中典型复合材料构件超声检测的业务需求构建了业务需求的参数化模型，进而进行了软件系统总体方案的设计，包括总体功能和技术框架的设计；其次，对系统的扫描轨迹规划和仿真与干涉检查这两大主要功能模块的关键实现技术进行研究，提出了使用工件坐标系标定扫描轨迹方向的方案及三点法实现在曲面上创建坐标系的方法。提出了基于截面线法的组合曲面扫描轨迹规划方法，并对该方法的几项关键技术进行了详细论述，包括方法总体方案设计、曲面相交情况分析、曲线离散控制方法和扫描轨迹线拟合方法的论述等。再次，研究了仿真与干涉碰撞检查的相关理论，对自动化检测设备进行了三维建模和几何运动学建模，使用机械臂运动学原理解算检测运动过程中设备的实时位姿，进而论述实现仿真和干涉碰撞检查的方法；最后介绍了基于CATIA CAA开发技术的系统各功能的具体实现，并通过实例测试系统的功能和性能，验证了提出的关键实现技术具有工程实用性。