在锻造与搅拌摩擦焊接过程中对工件的尺寸、位置等关键参数的测量是十分重要的,它能够起到指导加工和及时修正加工误差并提高加工质量的作用。本文针对锻造与搅拌摩擦焊接工艺中锻件位姿和轴肩下压量的测量,利用激光测距仪获取传感器至被测工件表面的距离,进而通过一系列的数据算法求解所需关键参数。针对镦粗过程中墩粗杆与胚料接触面不同心的问题,提出了基于激光测距原理的同心度测量方法,利用激光测距仪获取某一横截面上所有测量点的距离值,由坐标变换方法将距离值变换为现象对应的坐标值,进而利用最小二乘拟合方法横截面圆周曲线,由于工件横截面为圆形,所以本文中在同心度测量中采用的拟合曲线方程是圆曲线方程,由圆曲线方程可求解出圆心坐标,圆心坐标代表了被测件在测量系统中的位置,最后由两被测件的坐标可获得两者的同心度;为减小测量噪声对测量精度的影响,提出了改进的卡尔曼滤波方法,为消除离散点的影响,提出了使用加权最小二乘拟合方法拟合离散点,降低了异常值在拟合过程中的权重,为进一步保证对异常值的处理效果,卡尔曼滤波算法中也添加了对异常值的处理功能;实验结果表明采用改进的卡尔曼滤波与加权最小二乘拟合方法得到的工件中心坐标值具有最小的测量误差,最终得到的同心度测量误差小于0.5mm。针对穿孔过程中穿孔针与锻件胚料接触面不平行的问题,在激光测距仪环绕测量方法的基础上,通过在竖直方向上增加被测横截面获取多个横截面中心,由于圆柱体倾斜状态下的横截面为椭圆形,采用直接最小二乘法拟合法,并由拟合出的椭圆曲线方程计算横截面中心坐标,最后由三维直线方程拟合横截面中线点以得到被测件中轴线的倾斜角度;为消除异常值对拟合结果的影响,对距离数据采用基于回归分析的异常值检测方法,实验中使用了不同形状、尺寸的异物验证了该算法对异常值判断的精准性;为补偿系统误差,在XY方向上设置连续变化的倾斜角度,通过测量值和理论值建立补偿公式,在经过系统误差补偿后,倾斜角测量误差小于0.1°。针对搅拌摩擦焊中轴肩下压量的测量问题,由于焊接过程中轴肩下压量大小与焊缝质量密切相关,所以在焊接过程中监测下压量的变化有助于对焊缝质量的控制。首先设计了以激光位移传感器为主体的实时测量装置,在焊接过程中实现了对轴肩下压量的测量,测试了轴肩下压量测量装置的测量性能;然后通过设置不同下压量对焊接板材进行分区,以研究顶锻力、焊缝处温度与下压量的关系,由实验数据分析得出顶锻力和下压量之间在不同变化范围满足不同的一次函数关系,焊缝温度随轴肩与板材接触面积的增加而上升,对下压量的研究表明,在焊接过程中监测下压量的变化有助于提高焊缝质量。