随着“中国制造2025”的提出,数控加工与测量需要更加智能化、自动化,能够避免碰撞事故发生,智能地选择合适的加工或测量路径。本文以三坐标测量机为数控设备平台进行了防碰撞系统的关键技术研究,相关技术可以推广应用到其他类似的数控设备中,不局限于三坐标测量机。传统的三坐标测量机检测需要人工操作进行完成,需要大量的人力成本,而且人工操作检测效率比较低,大量重复单调的工作容易使人因疲劳而操作错误。因此提高数控设备系统的防碰撞能力成为亟待解决的问题。本文为了提高三坐标测量机的防碰撞能力,实现智能化检测,进行了如下主要内容的研究:1.研究了数控设备两个空间的防碰撞系统。基于实际和虚拟两个空间实现防碰撞,将在实际空间执行的操作,经过虚拟空间的仿真,规划出安全的操作指令,最后发送给实际空间执行。2.针对常规机械零件的特征信息提出了一种识别位姿的方法,同时设计了新的视觉系统。新的识别工件位姿的方法根据视觉系统提取常规机械零件的圆孔、角点、直线段等特征实现了常规工件位姿识别。针对自由曲面工件,本文提出了基于T样条统一模型的位姿识别方法。首先根据设计的视觉系统采样自由曲面工件的表面点云,然后根据工件的T样条曲面表达生成设计模型的点云,最后通过点云配准实现了判定工件的位姿。总体位姿识别的误差都在1mm以内。3.针对较大型或者多个机械工件应用场合,提出了一种基于改进的蚁群算法局部路径规划方法。改进的蚁群算法结合人工势场,增加了运动设备和障碍物之间的斥力,同时增加了运动设备和目标点之间的引力,提高了蚁群算法寻找最优路径时的收敛速度,避免了碰撞事故。算法收敛的迭代次数从80-90下降到20-30次。4.针对较大型工件提出了一种基于改进蚁群算法以时间最短为目标的整体路径规划方法,同时提出了一种计算测头检测方位的球模型。整体路径规划方法能够较好地寻找用时最短的检测路径。球模型能够智能化计算出工件隐藏点被检测时测头安全的接触方位。