传统的模拟量检测手段已无法满足飞机数字化制造的需求,近年来国内飞机制造企业引进了多种的数字化测量设备,数字化测量设备被广泛应用于飞机结构件的外形数据检测和空间位姿测量。将数字化测量设备安装在机器人末端,实现对飞机结构件的自动化扫描测量是飞机数字化测量的必然趋势。扫描路径规划是实现自动化扫描的关键步骤,合理的扫描路径能有效地提高扫描质量和效率。本文针对飞机结构件的外形数据测量需求,将激光扫描仪安装在机器人末端组成机器人扫描系统,并提出了一种以提高测量精度为目标的轨迹规划和优化方法。本文主要研究内容如下:(1)设计了飞机结构件自动化测量方案。首先分析了飞机结构件的特点及其外形测量需求,根据测量需求选择测量设备和载体,构建了机器人扫描系统;接着介绍了扫描系统的各个组成部分,包括工业机器人系统、激光跟踪仪系统、激光扫描仪、夹持与触发机构和扫描控制软件;最后介绍测量过程中的坐标统一方法和系统工作流程。(2)建立了激光扫描仪测量系统误差预测模型。经过对激光扫描仪测量误差的分析,激光扫描仪测量数据中的系统误差受到扫描参数影响,因此通过实验研究激光扫描仪系统误差的变化规律,实验结果表明激光扫描仪系统误差与面内角和面外角呈双线性关系,以实验结果为基础建立了系统误差预测模型。(3)提出了一种轨迹规划和优化方法。首先生成初始轨迹,对CATIA进行二次开发,提高了轨迹生成的效率;接着使用粒子群算法和系统误差预测模型对曲面扫描轨迹进行优化,获得满足扫描约束且系统误差最低的扫描轨迹;最后针对总体的特征扫描顺序问题,提出了一种改进的Hopfield神经网络优化方法,生成时间最短的特征扫描顺序。