大型装备的设计和制造对世界各国经济的长期稳定发展起着至关重要的作用。随着科学的发展及技术的进步,大型装备的设计制造逐步向高精确化、高自动化方向迈进。由于大型装备的制造比常规装备的制造难度大,对于生产设备及制造场地的要求高,所以通常采用分段制造再拼接整装的方式实现。而生产技术和加工水平的不足,导致了大型装备各分段在制造过程中难免会产生误差,各分段制造误差在拼接过程中累积,导致整装的大型装备制造精度下降,无法满足实际要求。因此,在大型装备各分段的制造过程中,对各分段装备的高精度、高效率的测量手段将极大的提高大型装备制造精度和制造效率。经纬仪测量系统由于具有测量精度高、可现场组建等特点,在工业大尺寸测量中有着广泛的应用。但传统经纬仪往往需要人工瞄准,效率较低,且不可避免地引入了人工瞄准误差。采用具有伺服驱动功能的新型经纬仪,并结合视觉引导技术,有望实现经纬仪测量的自动化,并消除人为因素影响。本课题组前期已开展了视觉引导经纬仪自动测量技术的相关研究,但已有的精确引导方法要求双经纬仪多次微小移动,测量效率低。针对该问题,本论文开展了基于摄像机光轴的精确引导策略等关键技术研究,通过建立摄像机光轴与经纬仪测量系统之间的关系,实现对经纬仪测量系统的快速精确引导,该方法在保证测量精度的同时,又提高了测量效率。论文的主要研究内容包含以下几个方面:1、分析了大型装备制造及大尺寸精密测量技术的发展背景及现状、大尺寸坐标测量系统在大型装备制造行业的应用概况,明确了课题的研究背景、意义及主要研究内容。2、对电子经纬仪测量系统的测量原理、定向方法、理论最佳测量区域、测点误差进行了研究。3、对视觉引导经纬仪测量系统作了简单介绍,并指出了其中存在的问题,针对该问题提出了基于摄像机光轴的精确引导策略。在对坐标转换理论进行研究的基础上,构建了摄像机光轴与经纬仪测量系统间的关系模型。4、对自动调焦的相关原理和方法进行了研究,设计了摄像机镜头的自动调焦控制电路,实现了视觉引导相机的自主调焦与控制。5、搭建了实验系统,对本论文研究的基于摄像机光轴的精确引导方法,及自动调焦电路对特征目标的自适应判别进行了实验验证和误差分析。