火炮身管是火炮的核心部件,其质量影响火炮的射击精度和寿命。对镗削后火炮身管的孔径、圆度、壁厚及直线度的测量是评价其质量的关键。火炮身管作为大长径比的孔类零件,目前的检测手段是人工对上述几何尺寸单独测量,存在测量精度低、测量效率低、无法满足身管全长几何尺寸测量等问题。本文提出了火炮身管孔径、圆度、壁厚、直线度的集成测量方法,突破了机器人在测量过程中的运动控制关键技术,研制了集成测量的管道机器人,开发了测量控制系统与软件,具体研究内容如下:（1）综合考虑几何量测量种类多、精度高的需求,以身管轴线作为统一基准,提出了多几何量集成的测量方法,确定了孔径、圆度、壁厚及直线度的评定方法,设计了测量执行单元、自定心单元、行走单元集成的管道机器人结构,研制出多几何量集成测量的管道机器人。提出了基于测量内壁的表面形状变化剧烈程度的自适应测量方法,建立了算法模型,试验表明,阈值为3.3 mm的自适应测量在保证测量精度的基础上,提高了测量效率,为运动控制系统设计提供理论依据。（2）综合测量机器人的机械结构及控制需求,设计了数据采集系统,规划多几何量测量路径;设计了以运动控制卡作为下位机的控制系统,搭建电气控制柜。基于PID的位置环控制策略,设计了测量机器人的驱动控制算法,试验表明,比例参数为1.025、积分参数为0.215、微分参数为0.1时,实现了测量机器人移动时的目标位置与实际位置的误差小于2 mm,满足多几何量测量过程的轴向定位要求。设计模块化的软件结构,基于Lab VIEW开发了具备用户管理、测量工艺设定、测量结果显示的集成测量软件。（3）分析了多几何量测量精度的影响因素,对比三坐标机的测量结果,标定出测量机器人在孔内的定位精度为0.0036 mm。使用测量机器人测量标定后的工艺样件,基于Grubbs准则进行数据处理,得到多几何量的测量结果,验证了测量机器人的多几何量测量精度:直线度测量精度为0.0059 mm,圆度测量精度为0.0048 mm,孔径测量精度为0.005 mm,壁厚测量精度为0.04 mm,符合设计指标要求。通过以上研究,解决了火炮身管测量精度低、测量效率低、无法满足身管全长几何尺寸测量的问题,实现了身管多几何量高精度集成测量。