大型装备制造在基础工业和国防装备等领域中有着重要地位,其重要组成构件的制造质量决定了最终成品的制造水平。大型构件曲面造型复杂、制造工艺技术难度大,其形貌尺寸测量问题已成为制约大型装备研制及技术进步的瓶颈。在现场条件下,大型构件复杂曲面的测量需要同时满足大尺度、高点云密度、高精度以及高效率等要求。论文针对当前大型装备制造领域中大型构件复杂曲面的精密测量问题,对适用于工业现场的集成化自动化测量方法展开研究。在梳理目前国内外的大尺度测量方法和高密度点云形貌测量方法的基础上,提出一种结合条纹投影技术、近景摄影测量技术以及工业机器人的组合式自动化测量方法,重点突破了单区域内形貌点云测量精度提升与高精度自动化全局数据拼接等关键技术,并结合飞机蒙皮铆钉阶差测量、汽车车身外覆盖件形貌测量等代表性的大型构件复杂曲面形貌测量问题,完成了实验验证工作。论文完成的主要工作有:1、提出一种大型构件复杂曲面高分辨率自动化测量方法,通过条纹投影技术实现了局部范围内复杂曲面的高精度、高密度测量;利用近景摄影测量技术构建了大尺度的全局控制网,实现多片局部点云数据的高精度拼接;同时结合工业机器人实现了大范围测量的自动化。2、实现面向复杂曲面的精细化三维形貌测量:采用双目条纹投影系统,通过四步相移、三频外差求解相位,并提出的基于投影仪-相机关系的快速匹配算法获取三维点云数据。介绍了相机标定的方法并实现特征点自动匹配,提出基于双目视觉的投影仪内参数标定方法和逐像素全场畸变校正方法。同时对条纹投影系统进行精度提升,提出优化双目位置和提高条纹投影质量的方法。3、通过全局控制点和近景摄影测量实现全局精度控制:采用全局控制点建立全局控制网,在条纹投影传感器测得的局部控制点的基础上,提出采用近景摄影原理建立光束平差方程和控制点坐标转换方程,完成点云的拼接。针对全局控制点,提出基于同心圆环特征的高精度提取方法和圆环特征优化设计方法。4、基于工业机器人的测量自动化:以机器人微分运动学模型为基础,提出了机器人模型和手眼关系联合优化方法;结合机器人运动学模型,提出了一种快速可靠的近景摄影测量优化中初值获取方法;基于大型构件数模已知信息,实现了扫描测量轨迹的离线优化设计,实现了自动化测量。