机械连接是飞机结构件的主要连接方式,机械强度下降是导致结构件疲劳破坏的重要因素之一。连接孔的垂直度偏差是指孔的轴心线与结构件表面法矢之间的夹角,如果孔的垂直度偏差过大,会使连接部位产生很大的附加弯曲应力,从而降低结构的连接强度。飞机装配过程中绝大部分连接孔都是沉头的,因此沉头孔垂直度偏差检测是检验孔质量的重要环节。大多数沉头孔分布在机身和机翼的蒙皮上,要使用类似三坐标测量仪等高精度仪器去检测沉头孔的垂直度是一件十分困难的事情。目前国内仍然使用人工接触式测量方法完成对沉头孔垂直度的测量,通过铆钉或窝量规加塞方式,凭经验判断锪窝孔的垂直度。这种检测方式的效率和精度都无法保证,且难以直接测量位于飞机某些特殊工位上的孔。机器视觉测量是一种新的检测技术,具有无接触,低成本,高精度等特点,并已成为机器人自动化制孔技术中重要的辅助测量方法。沉头孔的几何外形受刀具轮廓约束,因此在刀具参数已知的情况下可以通过构建射影几何模型的方式间接计算出垂直度。但是由于透视投影的存在,沉头孔图像中内孔轮廓和外孔轮廓的比例会存在一定程度失真,因此必须将透视投影误差包含在计算模型中。为了提高沉头孔垂直度检测精度,实现检测过程自动化,本文提出了一种基于视觉测量的沉头孔垂直度检测方法。该方法通过建立沉头孔平行投影数学计算模型,将三维空间测量问题转换为二维平面测量问题。为减小视觉测量过程中因透视投影产生的计算误差,应用透视几何原理修正计算模型,并通过牛顿法求解该透视投影计算模型。为了验证本文方法的有效性和准确性,利用OpenGL设计了沉头孔视觉测量仿真。仿真结果表明透视投影模型的计算结果与真实的沉头孔垂直度十分接近,且不受测量参数变化的影响。本文最后基于机器人自动化制孔实验平台,设计了沉头孔垂直度视觉测量实验。实验结果表明本文的方法检测精度达到0.03度,证明了本文的方法具有可行性。