飞机复杂结构件壁厚是加工质量的一项重要检测指标,对于保证飞机结构件强度、刚度具有重要的作用。目前飞机结构件的壁厚测量主要是手工测量和三坐标测量机测量,手工测量效率低,三坐标测量机存在二次定位误差的问题而难以适应中间加工状态检测,而现有的在线自动测量方式难以适应数控加工中的复杂工况。针对以上问题,本文对非接触式超声测厚技术进行深入研究,主要研究内容如下:(1)设计了非接触式在线水耦合超声测厚装置。在线非接触水耦合超声测厚环境下,初始水流处于紊流非柱状状态,且含有气泡,为超声测厚带来极大挑战。针对以上问题,建立了层流柱状连续性方程,提出了基于分流控制的柱状层流实现方法,设计了非接触式测厚装置结构和超声波的发射与接收的硬件电路。(2)研究了基于小波变换的超声信号去噪方法。针对非接触式超声测厚回波信号中噪声多的问题,采用小波变换的方式去除回波信号中的噪声,研究了不同的小波函数、分解层数、阈值方法时的噪声去除效果,为测厚系统选择了去噪效果较好的参数。(3)研究了考虑复杂结构件局部刚性的超声测厚路径规划方法。针对现有方法生成的检测点难以实现非接触式在线高效超声测厚的问题,建立了零件局部刚性评价标准,研究了考虑零件局部刚性的测量点自动生成方法和超声测厚路径规划方法,从而实现了复杂结构件的非接触式在线高效超声测厚。(4)基于以上研究,开发了非接触式超声测厚系统,并设计了相应的实验进行验证,实验结果表明超声测厚系统可以实现复杂结构件的在线测厚。