合拢管在船舶管路系统中应用广泛,合拢管测量工程周期长、精度控制差等特点,使得合拢管法兰相对位姿测量成为相关船企希望研究解决的关键性问题。传统合拢管法兰相对位姿测量方法为现场取型法,该方法测量精度低、测量随意性大且存在安全隐患。少数先进船厂采用的基于拉绳传感器的新型接触式测量方法,也因无法适应现场复杂的测量环境而难以广泛应用。本文应用线激光测量与辅助靶标跟踪技术,提出的船舶合拢管法兰相对位姿柔性测量方法,可同时解决以上问题。手持式测量仪中的线激光传感器测量法兰孔孔心坐标,利用测量仪-辅助靶标手眼标定结果和单目相机跟踪的辅助靶标姿态进行两次坐标转换,使测量数据统一在跟踪相机坐标系中,并进一步处理获得法兰相对位姿数据。研究了基于单目视觉的辅助靶标位姿跟踪问题,设计了基于射影不变量进行解码的多面分布式辅助靶标,结合基于轮廓提取的中心定位方法,实现了多角度拍摄不完整标志点情况下的辅助靶标位姿跟踪。分析了法兰线激光图像中各类噪声,从测量姿态优化、自适应阈值算法等方面减小噪声影响,利用改进的灰度重心法和随机抽样一致原理提取了光刀中心数据,提出了基于平面特征点的空间圆拟合方法,提高了孔心定位精度。设计并完成了法兰相对位姿测量实验,结果表明,该方法法兰中心距测量误差0.93mm,法兰平面法向量夹角测量误差0.20°,测量数据满足合拢管设计精度需求。