李 欢，陈志同，屈新河

（1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191；2.中航工业昌河飞机工业（集团）有限责任公司，景德镇 333000）

国内航空工业中的复杂锻铸件毛坯普遍采用人工划线的方式来确定加工余量，这种工艺方式严重滞后，其加工周期长且数控化率低，加工质量稳定性差。为去除这种手工划线的工艺过程，一般采用数字化配准的方式分配每个面的余量，步骤如下：（1）利用扫描仪器扫描毛坯表面，得到海量点集；（2）利用配准算法对齐毛坯点集和CAD数模，使得点集与数模达到最佳位姿，保证所有加工面都有足够的加工余量，同时满足非加工面余量分配均匀的要求。配准过程主要分为粗配准和精配准两步。粗配准的目的是将导入到系统内的点集在工件坐标系下与CAD数模实现大致对齐，可通过主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）法[1]或者“由对应三点求坐标变换”的方法[2]等来实现毛坯点集与CAD数模的粗配准。在此基础上，精配准是为了使得每个数模面上分配的余量符合加工要求。本论文是在粗配准完成的基础上讨论如何快速准确地进行精配准。

在进行精配准时，由于点集与数模面数量太多，同时点集与数模面没有任何关联关系，数据点在寻找数模面上的对应点时需要遍历所有数模面以寻求对应面，导致计算量非常大，大大降低了配准效率，最终严重制约工业生产。

在精确配准毛坯点集与理论数模方面，文献[3]提出的方法是在经过粗配准之后，分别提取CAD数模和精铸件点集中的面特征，然后利用提取出的面特征进行精确配准，这种方法要求毛坯表面光滑，适用于精铸件，对于一般的锻铸件，由于其毛坯表面凹凸不平，很难利用此方法进行精确配准；……