飞机装配是飞机制造的重要组成部分，是飞机研制的关键和核心技术，大部件对接是飞机装配的主要工作内容之一。在飞机大部件对接时，不仅需要确保大部件位姿准确度，同时需要保障大部件之间的对合特征协调准确度，从而最大程度上提高装配连接寿命与安全性。
　　通过近十年的研究攻关，目前我国已经具备一定的大部件自动对接技术基础，但在面向对合状态优化的自动对接技术方面研究较少。以大部件交点式对接为例，常用的激光跟踪仪等大尺寸测量系统测量不确定度较高，且对合区域容易产生测量光线遮挡。当前，对合状态优化时仍主要依靠高精度销式塞规等测量孔同轴度，对大部件进行反复试错的位姿微调，效率很低，且容易造成结构损伤。为综合保障大部件对接位姿与对合协调准确度，同时进一步提高对接效率与自动化程度，本文以翼身交点式对接为研究对象，对大尺寸装配测量场不确定度分析与优化、大部件可装配性评价与预对接、大部件交点孔位姿精确测量、面向对合状态优化的对接位姿微调、对合状态优化系统开发等进行深入和系统的研究。研究成果包括：
　　（1）针对大尺寸球坐标测量系统（激光跟踪仪、激光雷达等），提出了一种新的测量不确定度椭球模型，其相比现有模型可以更准确地表达测量系统不确定度空间分布；建立了考虑坐标转换基准点布设与测量不确定度的多站位测量坐标转换解析算法，推导了转换参数最小二乘平差解及其方差-协方差矩阵；针对复杂测量现场基准缺失导致转换不确定度较大的问题，提出了一种基于混合参考系的坐标转换不确定度优化方法。
　　（2）融合了位姿关键点容差域、测量不确定度椭球域的空间各向异性分布，建立大部件位姿关键点位置度、对称度稳健超差评价函数；在此基础上，构建了不确定性测量数据驱动的大部件可装配性稳健评价模型，引入单纯形粒子群算法进行解算，量化了大部件可装配性置信度。
　　（3）推导了随动式调姿机构中大部件工艺球心坐标在线标定算法，探明了标定调姿次数与旋转角度对球心标定精度的影响，在此基础上实现大部件预对接调姿驱动量计算。
　　（4）提出了基于单目视觉的大部件交点孔位姿精确测量方法，给出了针对交点孔成像特点的图像处理与椭圆拟合方法，建立了综合孔深度与轴线夹角误差的位姿粗估计算法；构建了基于正向映射几何距离误差的位姿测量优化模型，引入M-估计原理进行优化解算，降低了孔边缘磨损对位姿测量精度的影响。
　　（5）建立了交点孔轴线段配合偏差度量以及端面距离安全度量；综合大部件位姿准确度约束、交点孔端面无干涉约束，构建了面向对合状态优化的大部件微调位姿约束优化模型，给出了优化解算流程与约束处理机制；为提高解算精度与效率，进一步推导了基于普吕克坐标小旋量的微调位姿初始值估计解析算法。
　　（6）在以上研究的基础上，发展了大部件对合状态优化系统体系结构，对系统的各组成部分进行了功能规划；针对某型飞机机翼、机身交点式对接，建立了翼身对合状态优化工程数据集及对接工艺流程，研发了对合状态优化集成控制软件；搭建了对接模拟试验平台，验证了交点孔对合状态优化精度；给出了实际对接应用中的对合状态优化结果，证明了本文方法可较好地实现大部件位姿准确度与对合协调准确度的综合平衡。