飞机大部件对接装配需要对部件进行精确的测量，目前大部件的装配常采用激光跟踪仪来进行测量，传统激光跟踪仪的测量都需要人工手动进行引光操作，测量效率低、过程繁琐，难以满足飞机数字化自动装配的要求。本文以激光跟踪仪对测量靶球进行自动定位而实现测量这个过程为研究对象，基于机器视觉研究激光跟踪仪测量靶球自动定位方法，将激光跟踪仪测量技术、机器视觉图像处理技术及精密云台控制技术结合，构建基于视觉的激光跟踪仪测量靶球自动定位系统，并完成了相应的实验验证。实验表明，本论文提出的基于机器视觉的激光跟踪仪测量靶球自动定位方法具有良好的可行性。论文主要研究内容和工作包含以下几个方面：1）设计了基于摄像机角度的激光初始引导模型，并对其进行数学分析。详细介绍了自动定位系统的硬件构成，包含云台摄像搜寻子系统的控制和激光跟踪仪的测量原理。2）深入分析了采用图像处理的方法检测和跟踪激光，研究两种噪声模型以及针对这两种噪声采用的平滑滤波方法。分别运用帧间差法对激光进行自动检测，重心法求取激光质心坐标。在激光对目标点的粗定位过程中，采用OTSU自动阈值方法分割出激光图像，波门跟踪方法对激光进行实时跟踪定位。最后研究了用于激光光斑优化的形态学处理方法。3）构建了激光运动的数学模型并进行分析。研究了激光跟踪仪激光对目标靶球自动瞄准与定位的方法，设计并分析了两种以实现粗定位的自动瞄准模型。4）设计并开发了激光跟踪仪可视化定位软件用于实现激光跟踪仪对目标测量靶球的自动定位。并搭建了基于该方法研究的硬件系统，实现了功能验证。最后从初始引导效率和瞄准定位精度方面进行了误差因素的分析。