由于机器人和视觉传感器组成的柔性测量系统具有速度快,灵活性好,工作可靠等优点,被广泛应用于主流的多车型混合生产线上,已成为保证自动化生产线工件质量和生产效率的重要手段。受机器人模型误差、参数误差以及测量环境变化等的影响,目前实用的机器人柔性测量系统的精度只能达到±0.3mm。为了提高测量系统精度,本文先提出一种根据机器人运动学模型计算出坐标后再进行坐标平移修正的方法,大大减少了现场的校准工作。为了进一步提高系统的测量精度,又提出了一种基于全局空间控制的定位机器人末端执行器的方法,此方法抛弃了传统的根据机器人模型定位方法,精度得到大幅提高。论文的主要研究工作如下:1、分析了机器人在线测量系统的现状以及现有技术的瓶颈,从原理上深入研究了机器人运动学模型(D-H模型),理论推导了机器人运动学正解和逆解;2、提出一种利用机器人运动学模型计算出坐标后进行坐标平移修正的方法,从理论上推导了平移补偿方法的可行性,且设计了相应的实验验证了方法的可行性和正确性;3、提出了一种基于全局空间控制的定位机器人的在线测量系统,详细介绍了系统的结构和原理,并深入研究了视觉测量技术,相机标定和定向技术,图像模板匹配技术,光学控制点提点算法等关键技术;4、设计并实施了关键技术的实验,取得了较为理想的效果,验证了系统以及算法的可行性和可靠性。