大型模块需要远距离转运之后,自下而上地装校到用于实验的洁净厢内,因此高效的转运设备尤为重要。设备需要承载着模块远距离转运后定位和精密对接,目前该过程存在以下问题:自动定位技术因受干扰出现误差而无法准确粗定位;对接时因为空间狭小没有通用的位姿测量方式。为此,本文立足于高效转运模块的需求,以实现定位和测量对接位姿为目标,研究了基于机器视觉的跨尺度定位和精密对接的位姿测量方法,并通过实验验证了粗定位和位姿测量方法的可行性。本文的主要研究内容如下:首先,提出了大范围内粗定位再精确定位对接的跨尺度定位方法。进行了设备的功能分析,介绍了总体方案,包括主要结构组成和控制系统方案,其中重点研究了视觉定位部分。分析了粗定位和对接位姿测量时存在的问题,提出了相应的解决方法,研究了方法的相关理论、实现原理和工作流程。其次,实现了基于全景影像技术的粗定位方法。通过生成360°全景影像,辅助技术人员消除视野盲区、观察定位标识、调整设备到位,解决自动粗定位不准确的问题。比较了几种常用的图像配准算法,分析其不适用于本课题的原因,利用基于像素映射的配准方法实现图像配准。针对全景影像中不同视图的颜色差异,提出改进的具有匀色效果的图像融合算法。然后,提出了基于共面圆特征的多相机非共视场的位姿测量方法。分析目前非合作目标位姿测量方法及适用场景,引出非共视场的测量方法。研究了常用的图像预处理方法和图像分析技术,得出了利于位姿解算的图像处理步骤,拟合出了图像中的椭圆方程参数。推导出基于空间圆的位姿测量公式,利用特征的距离和角度约束,剔除了对接位姿的虚假解,得到正确位姿。最后,进行了粗定位全景影像和对接位姿测量实验,验证跨尺度定位和精密对接位姿测量方法的可行性。实验生成的全景影像画面清晰流畅,能显示车身周围环境,辅助驾驶员完成粗定位。利用激光跟踪仪测量出精确位姿,将本方法的测量结果与精确位姿对比分析,结果显示两个共面圆孔距离1140mm时,姿态角误差在0.5°以内,平移量误差在1mm内。