三维编织复合材料克服了传统层合复合材料层间力学性能差的缺陷,具有纤维取向可设计等工艺优势,已在航空航天领域高性能结构件上获得应用。相较于纵横编织技术,三维旋转编织技术在预制体成型过程中运动灵活、流畅,生产效率较高,有望成为三维编织预制体低成本、自动化成型的主流技术手段。但目前国内针对三维旋转编织工艺的研究还不够深入,对影响预制体成型质量的纱线张力缺乏理论研究,对编织角等结构参数的检测亦多采用织造完成后再进行测量的手段,无法实现在线检测与控制,难以保证织物结构均匀一致。因此,本文围绕预制体成型质量,从编织过程中纱线张力与编织角在线控制两个方面开展研究,对提高三维旋转编织自动化水平具有重要意义。针对卷簧回绕式纱线补偿携纱器,引入了描述纱线在动态条件下绕过任意曲面时张力变化关系的米纳科夫理论,建立了携纱器张力系统的动力学模型。根据该模型分析了匀速出纱过程中纱线张力变化并进行了实验验证。在此基础上,计算典型三维增强织物所对应的携纱器运动路径作为输入条件代入张力系统模型,得到了编织过程中纱线张力变化曲线。为实现表面编织角自动化检测,设计了基于数字图像处理的表面编织角检测算法,包括图像预处理、边缘检测和编织角检测三个主要环节。通过倾斜校正、图像增强和滤波等预处理操作,改善图像质量,为特征提取奠定基础。通过分析经典边缘检测算子的不足之处,提出了一种改进的自适应阈值Canny边缘检测算法,实现了预制体表面图像边缘特征自动检测。采用Hough变换算法提取直线特征并进行计算,实现了表面编织角的检测。设计并搭建了三维旋转编织表面编织角在线检测与控制系统,包括视觉检测子系统、运动控制子系统、PC软件子系统三部分。其中,视觉检测子系统采用球积分光源透射照明方案,在采集碳纤维三维编织预制体表面图像时具有良好的防眩光效果;运动控制子系统采用“PC—总线—单片机”控制方案,实现了三维旋转编织机多轴运动控制;PC软件子系统基于所提出的表面编织角视觉检测算法,按照模块化设计思想开发实现。最后,提出了基于增量式PID控制算法的表面编织角在线控制策略,通过实验验证了整个系统的可行性。