目前,舱段对接装配的方式仍然以手动装配为主,由工人手动调整舱段位姿并推动舱段完成对接,整个对接装配过程消耗大量劳动力且效率低下。通过对舱段位姿测量技术进行研究,能够为舱段自动对接奠定基础,对实现舱段生产自动化有着重要的意义。在某研究所“舱段自动对接系统”的背景下,研制一套能够实现舱段位姿测量的系统。本文旨在对舱段位姿测量系统中相机视觉技术进行研究与试验,主要从以下几个方面展开:制定舱段位姿测量系统的总体方案。对舱段位姿的六个基本参数进行描述。对舱段位姿测量的精度、响应时间等需求进行分析,并根据需求提出舱段位姿测量系统的总体方案。测量系统包括试验台、位姿测量流程、软件功能结构、系统运动控制四个部分。进行相机视觉测量的方案设计。对相机视觉测量的基本原理进行分析,提出求定位销和定位孔之间的位置差以及舱段自转角的方法。对视觉测量装置包括工业相机、标定板和标定架的选择及安装进行研究。根据相机标定的原理,研究相机标定的过程,提出图像处理的过程。解决相机视觉测量的关键技术。对相机标定精度、定位销轮廓区域提取、舱段拍照位置精度、标定板安装处理和视觉测量误差修正五个方面进行研究。研究结果如下:使用多项式畸变模型对相机进行建模能够提升相机标定的精度;上色定位销轮廓区域提取的鲁棒性更好而且提取精度更高,测量重复精度为0.006mm;应该对舱段拍照位置进行限位,限位精度为0.02mm;标定板的安装位置能够通过相机视觉测量得出,测量的误差为0.027mm;对相机视觉测量的结果进行误差修正,修正后的误差均在0.03mm以下。进行相机视觉测量试验与调试。对相机视觉测量系统试验软件进行开发并调试激光扫描测量和相机拍照测量的功能,整个系统能够按照预想的过程进行工作。对相机视觉测量进行试验并进行精度验证,验证的结果表明相机视觉测量的位置精度均在0.03mm以上,角度精度为0.01°,测量时间为5s左右,满足舱段位姿的测量需求,为舱段位姿测量和舱段自动对接奠定基础。