TBM在隧道掘进过程中,需要使用钢拱架对围岩进行支护。目前钢拱架拼接安装主要依靠人工,安装工作量大、支护效率低。为实现钢拱架自动化拼接,针对TBM钢拱架拼接施工过程中的定位问题,本文基于NI Vision与LabVIEW视觉软件开发平台,采用了单目视觉和双目视觉的两种方案,完成钢拱架铰接孔测量定位,并对两种方案进行了比较,确定了实时性和性价比更高的单目视觉方案,设计了基于LabVIEW的钢拱架定位系统。本文主要有以下研究内容:（1）根据项目需求和现场环境,采用单目视觉和双目视觉两种测量方案,以钢拱架拼接段上的铰接孔作为定位的特征点,设计了图像采集系统,确定各硬件的选型,基于NI Vision与LabVIEW视觉软件开发平台,确定了方案的算法流程;（2）研究了单目视觉、双目视觉相机模型及相机标定方法,使用NI Vision标定训练接口进行单目视觉相机标定;基于LabVIEW双目立体视觉标定系统,使用双目相机同时对平面靶标进行图像采集,根据左右相机同源点之间的关系计算得到相机参数,完成了双目视觉系统的标定;（3）对于单目视觉图像处理,使用NCC模板匹配算法匹配拼接段上的铰接孔所在的感兴趣区域;基于一维像素序列上的灰度梯度确定铰接孔轮廓边缘点;对传统RANSAC算法进行了改进,使用改进RANSAC椭圆拟合方法确定拼接段铰接孔圆心,实现钢拱架的定位,同时设计了单目视觉图像处理软件;（4）对于双目视觉图像,其处理流程与单目视觉类似,由于双目视觉相机与钢拱架拼接段存在角度,其成像结果与单目视觉有一定差异,针对双目视觉图像特征,使用改进后具有旋转不变性的NCC模板匹配确定铰接孔,然后使用改进的区域生长法提取边缘,并进行椭圆拟合确定铰接孔圆心,通过实验验证了图像处理算法的可行性,设计了双目视觉图像处理软件;（5）设计实验验证了单目视觉和双目视觉系统的稳定性和测量定位精度,并对误差进行了分析,同时对两种方案进行了比较。实验结果表明,单目视觉系统平面移动距离的测量误差为±0.2mm;双目视觉系统平面移动距离的测量误差为±0.2mm,纵深方向测量误差为±0.3mm,本文设计的钢拱架定位系统稳定性和测量精度均满足项目要求。