机器人自动钻铆技术是飞机数字化装配连接技术的研究趋势。在线检测能有效的保障钻铆技术的加工质量，是机器人自动钻铆系统的关键技术之一。本文针对机器人自动钻铆系统的工作特点和实际需求，提出通过多传感器集成的方法，研究开发一套机器人自动钻铆在线检测系统，实现系统工作环境、钻铆过程及工艺性等检测功能。本文的研究内容有助于完善机器人自动钻铆系统的集成化设计，对飞机数字化装配技术提供了相应理论和实验积累。论文主要研究成果如下：首先，设计了多传感器集成的在线检测总体方案。在详细分析了机器人自动钻铆系统结构和功能需求的基础下，提出了多传感器集成的在线检测系统的总体构架，完成了基准、法向、锪窝深度等检测的传感器配置方案和数据采集处理方案。其次，建立了关键检测技术的数据处理模型。提出了基于2D激光线扫描的加工基准检测方法和基于3点激光测距的法向检测方法，建立了基准识别和法向测量数学模型，同时，提出了基准补偿和法向调姿算法模型。再次，分析了系统的误差，提出了系统标定方法。从静态和动态两方面分析了系统的误差，建立了系统蒙特卡洛误差模型，提出了系统关键参数的标定方法，同时应用七参数法和单位四元数法，标定了坐标系，建立了系统数据转换模型。最后，实验验证了基于2D激光线扫描的加工基准检测的算法模型，完成了系统参数标定和数据转换，并应用误差分析理论，进行了计算机误差仿真和精度估计。结果表明：所建立的基准检测模型是可行的，单站位的检测精度≤0.3mm，转站的检测精度≤0.4mm。