为了实现对大型空心回转体厚度的测量, 提出了一种基于双激光位移传感器的非接触扫描检测方法。在回转体与双激光位移传感器相对位置未知的条件下, 分析了由回转体安装偏心以及传感器光轴与原点不共线时所引入的测量误差, 建立了双传感器信号与被测位置厚度之间的数学模型。并借助于相关理论相位差计算法、牛顿迭代法以及循环平移方法, 将实际厚度值从传感器信号中提取出来。对回转体厚度检测算法的仿真实验表明, 当检测信号中干扰分量的幅值不大于0.3 mm时, 算法检测厚度的相对误差总体保持在0.5%以内, 并将此作为调整旋转台转速的依据。分析实验测量数据发现, 两路信号的最大相对平移量为4; 通过对数据进行偏心补偿以及平移, 本厚度检测算法的测量重复性误差不大于0.05 mm, 可以实现在随机位置状态下对回转体厚度的高精度检测。

针对一种立柱式二维移动视觉测量系统, 提出了其数学模型的建立和标定方法。分析了测量原理和系统组成, 并通过对运动定位和摄像机成像的独立建模, 构建了符合测量原理的整体数学模型。标定时, 在完成对定位误差等 13项几何误差标定的基础上, 通过移动摄像机使圆孔靶标的像平均分布在摄像机的像面上, 根据靶标的工作台位置、像点坐标、以及测量时对应的运动机构移动量, 利用最小二乘非线性拟合方法实现对摄像机成像模型参数的标定。实验结果表明：经建模和标定后, 测量平均误差为 1.8 μm。利用该方法进行移动视觉测量系统的建模和标定, 可以有效地保证系统的测量精度。

回转体测量机以其效率高、精度高，在回转类零件测量中得到了广泛的应用。但是由于其自身的特点，测量精度受温度影响引起的漂移误差可达 120 μm。针对这一问题提出了一种在线温度误差补偿技术，通过双向法测量获得内外测量架的平移量和倾斜量，然后再对各高度的内外径值进行补偿。该方法计算简单，使用方便，并大幅度提高了测量精度。实验证明，这种补偿方法可以使尺寸测量结果的稳定性误差从 136 μm降低到 15 μm左右，大大提高了测量的稳定性。

分析了光内同轴送粉激光熔覆技术堆积变径回转体时壁厚“越堆越薄、薄厚不均”现象的成因，提出控制离焦量来逐层补偿熔池液态金属流失的方法，以保持熔覆层宽度不变。基于大量的实验数据得出离焦量变化量与变径回转体斜率之间的关系式，从而可在堆积过程中根据变径回转体斜率的变化实时控制离焦量的变化。通过实时控制离焦量，同时控制送粉量与激光功率，得到了表面质量较好、壁厚均匀的几个典型的变径回转体。成形件的金相组织细密，力学性能优良。对成形件进行了硬度测量，总体硬度相对基体较高且分布均匀。

为实现回转体形貌测量系统的相机自标定, 研究了回转体对象的透视投影特性, 提出了一种基于被测回转体对象自约束特征的摄像机内、外参数自动标定方法。首先, 利用被测场景中回转体截面特征易于提取的特性, 从测得图像提取场景中的截面椭圆, 利用正交于回转轴的截面椭圆求取圆环点的像, 并结合极线约束建立绝对二次曲线像的全约束方程; 然后, 通过对求取的绝对二次曲线矩阵进行Cholesky分解获得相机的内参数。其次, 在求得的内参数矩阵的基础上, 通过回转轴和截面图像的成像特点建立测量系统外参数方程, 求解测量系统外部参数。实验结果表明, 利用本文方法进行相机内参数标定的精度优于0.95%, 外参数标定精度优于5.6%。该方法只需利用被测对象自身几何约束, 不需任何标定板和标定块, 标定过程简单有效, 能够满足工程实际需要。

采用放置在落弹点区域附近的凝视等待式双目视觉摄像机,高速摄影交汇测量飞行目标的落地参数.根据不同时刻质心的空间三维坐标,用最小二乘法对目标航迹进行拟合,建立了目标三维空间轨迹的多项式函数,对多项式函数求导得到目标的飞行速度.针对回转体类飞行目标的特点,根据其在摄像机像面成像的大小,将目标分为三类,对不同目标采用了不同的姿态测量方案,并对测量的误差来源进行了分析,提出了减小测量误差的方法.实验与理论分析表明,本文采用的速度与姿态测量方法具有精确、稳定等优点.