在中小型圆筒状舱段数字化装配系统中,舱段位姿检测系统是其核心组成部分,是其数字化、自动化基础。本文针对中小型圆筒状舱段的位姿检测方法进行研究,主要内容如下:论文提出了一种基于激光测距的舱段法兰相对位姿检测方法,该方法利用两个相背同轴安装的激光测距传感器扫描两舱段法兰面距离一圈,对距离数据处理后得到两舱段法兰位姿;推导了该位姿检测方法的数据处理算法;基于ADAMS软件建立了舱段法兰位姿检测仿真模型,仿真了位姿检测方法的位姿检测过程,利用位姿检测算法求解法兰位姿,验证了法兰位姿检测方法正确性。论文设计了基于激光测距的法兰相对位姿检测方法实验平台,该实验平台不仅能完成位姿检测方法的位姿检测精度实验,且能研究应用该位姿检测方法后两舱段法兰的位姿对正精度;根据以上要求,实验平台包括位姿检测系统和位姿调节平台两部分,论文设计了位姿检测系统的电气结构和机械结构,选取了高精度测量和驱动元件,选取了高精度的装配舱段法兰六自由度位姿调节平台;根据舱段法兰对接精度,确定了实验平台位姿对正精度,结合位姿调节平台精度,定义了位姿检测系统的实验检测精度指标;基于D-H坐标法,建立了装配舱段法兰位姿调节平台的运动学模型,求解出其运动学逆解;完成了两舱段法兰位姿对正过程的仿真分析,分析了在忽略实验平台的加工安装误差情况下,应用基于激光测距的位姿检测方法后两舱段的位姿对正过程,验证了该实验平台的位姿检测和位姿对正原理。论文完成了该位姿检测方法的位姿检测精度验证实验,得到其实验位姿检测精度可以满足其检测精度指标;完成了两舱段法兰位姿对正过程的实验,分析了在实验条件下,应用该检测系统后两舱段的位姿对正精度,验证了在实验条件下该位姿检测方法的应用可行性;论文分析了位姿检测系统和位姿调节平台的几何误差变量,定义了两平台几何精度的待解量,建立了误差模型,利用蒙特卡洛法引入随机误差,证明了两个平台在设计精度下各几何精度待解量有很高的精度,通过显著性分析,得到了对两个系统精度影响大的几何误差变量,提出了提高系统精度的方法。