在精密机械系统中,功能性孔与轴的装配间隙,是影响整机精度和工作性能的重要因素。从孔轴装配的技术目标来看,即使是加工尺寸超出设计公差的孔与轴,只要超差方向一致、超差量大小相近,依然能够形成理想的配合关系,因此,相比传统公差配合理论下的装配,大批量选配可以获得更好的装配质量和零件制造的经济性,而快速准确测量大批量孔与轴的尺寸参数,是实现大批量选配的关键技术。现有的孔轴尺寸测量工具,主要适用于人工操作的单件或小批量测量场合,对于大批量选配测量,尚无测量精度高、精度稳定且一致性好的全自动智能测量设备。本文针对孔轴类零件大批量选配的测量问题,提出了工业机器人、视觉引导以及气动测量方法相结合的高精度智能测量方案,研究了融合CAD模型和视觉图像信息的零件智能识别技术、工业机器人视觉系统的标定技术以及基于网络最大流的大批量零件选配技术,最终设计并研制了测量系统。由于测量系统中孔轴类零件特征信息的缺失,单纯依靠机器视觉还无法实现系统智能化的要求。针对这个问题,本文提出了融合CAD模型和视觉图像信息的零件智能识别技术,通过程序自动获取零件CAD模型中的关键尺寸信息,以此作为零件识别的主要信息。针对轴类零件,开发了轮廓点循环搜索和最小二乘法相结合的目标识别定位算法;针对孔类零件,开发了基于目标特征的目标识别定位算法,获取零件的像素坐标。为完成像素坐标到世界坐标的转换,研究了工业机器人视觉系统标定技术。利用D-H模型建立工业机器人运动传递矩阵,建立小孔成像模型,在上述工作的基础上提出了像素当量、手眼关系以及工具坐标线性标定的方法,阐述了基于序列图像的目标识别定位方法。最后研制了高精度智能测量系统,论述了视觉导引子系统、抓取定位子系统、视觉测量子系统、柔顺测力子系统、气动测量子系统、安全防护子系统以及数据存储与处理子系统的功能;完成各子系统的硬件搭建和机械结构的设计;采用“先看后动”的控制策略设计系统的测量流程;利用工业机器人视觉系统标定技术完成手眼关系、工具坐标的标定;利用智能测量系统完成了待测零件的测量及选配。本文的研究结果可以为孔轴类零件高精度测量研究、目标智能识别技术研究、工业机器人视觉系统标定技术研究、光机协同的智能化系统研究提供理论和实验依据。